Question

15．鐵、銅單質(zhì)及其化合物應用范圍很廣．現(xiàn)有含氯化亞鐵雜質(zhì)的氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O），為制取純凈的 CuCl₂•2H₂O，首先將其制成水溶液，然后按如圖步驟進行提純：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和 Fe²⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的 pH，見表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的 pH	1.9	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時的 pH	3.0	9.0	6.7

請回答下列問題：
（1）常溫下，計算 Fe（OH）₃的溶度積K_sp=10^-38（mol•L^-1）⁴（通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L 時則沉淀完全．）
（2）加入氧化劑的目的將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成沉淀與Cu²⁺分離．
（3）最適合作氧化劑X的是C．
A．K₂Cr₂O₇        B．NaClO          C．H₂O₂ D．KMnO₄
（4）加入的物質(zhì) Y 是CuO（或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃）．
（5）若向溶液Ⅱ中加入碳酸鈣，產(chǎn)生的現(xiàn)象是碳酸鈣溶解，產(chǎn)生氣泡和紅褐色沉淀．

Answer 1

分析 氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）當c（Fe³⁺）=10^-5mol/L時，認為沉淀完全，此時pH=4，即c（OH^-）=1×10^-10，根據(jù)Ksp=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）計算；
（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，據(jù)此回答；
（3）選擇的氧化劑不能引進新的雜質(zhì)離子是最佳氧化劑；
（4）在調(diào)節(jié)pH時，加入的物質(zhì)不能引進新雜質(zhì)；
（5）飽和氯化鐵溶液中鐵離子水解呈酸性，加入碳酸鈣粉末，碳酸鈣與酸反應生成二氧化碳氣體，同是促進鐵離子的水解而產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀．

解答 解：根據(jù)流程圖，氯化亞鐵和氯化銅的混合液中，加入氧化劑可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將鐵離子沉淀，得到氯化銅的水溶液，然后再酸性環(huán)境下蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）當c（Fe³⁺）=10^-5mol/L時，認為沉淀完全，此時pH=3，即c（OH^-）=1×10^-11，Ksp=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）=10^-5×（1×10^-11）³=1×10^-38（mol•L^-1）⁴，
故答案為：10^-38（mol•L^-1）⁴；
（2）根據(jù)實驗目的，加入氧化劑的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成Fe（OH）₃沉淀而與Cu²⁺分離，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于生成沉淀與Cu²⁺分離；
（3）K₂Cr₂O₇、NaClO、H₂O₂、KMnO₄都具有氧化性，能將亞鐵離子氧化，但是K₂Cr₂O₇、HNO₃、KMnO₄能引進新的雜質(zhì)離子，雙氧水是綠色氧化劑，得到的還原產(chǎn)物是水，不會引進雜質(zhì)離子，
故答案為：C；
（4）中和溶液的酸性，調(diào)節(jié)pH，將鐵離子沉淀，銅離子不沉淀，可以加入CuO[或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃），
故答案為：CuO（或Cu（OH）₂、CuCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃）；
（5）飽和氯化鐵溶液中鐵離子水解呈酸性，加入碳酸鈣粉末，碳酸鈣與酸反應生成二氧化碳氣體，同是促進鐵離子的水解而產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀，所以出現(xiàn)的現(xiàn)象為碳酸鈣逐漸溶解，產(chǎn)生氣泡和紅褐色沉淀；
故答案為：碳酸鈣溶解，產(chǎn)生氣泡和紅褐色沉淀．

點評 本題考查除去氯化銅中氯化亞鐵并得到氯化銅晶體的方法，難度不大，注意除雜不能引入新的雜質(zhì)，學生應注意分析解決問題以及靈活應用所學知識的能力．