Question

某化學(xué)興趣小組擬用粗氧化銅（含少量銅粉、氧化鐵及不溶于酸的雜質(zhì)）制取無水氯化銅，其制備步驟如下：

實(shí)驗(yàn)過程中溶液pH控制及所用的物質(zhì)x，y參照下表確定：

氧化劑		調(diào)節(jié)pH的物質(zhì)
A	雙氧水	E	氨水
B	高錳酸鉀	F	堿式碳酸銅
C	氯水	G	氧化銅
D	硝酸	H	氫氧化銅

表I

物質(zhì)	開始沉淀時pH	完全沉淀時pH
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Cu（OH）2	5.2	6.4

表II
請?zhí)顚懴铝锌瞻?br />（1）溶液I一定含有的金屬陽離子是

 

；沉淀Ⅱ的成分（化學(xué)式）是

 

．
（2）步驟②加入的試劑x可選用表Ⅱ中的

 

（填序號，且選出全部合理的）．
（3）步驟③加入的試劑y可選用表Ⅱ中的

 

（填序號，且選出全部合理的）．
（4）步驟⑤要得到無水CuCl₂，應(yīng)控制的一定條件是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：粗氧化銅中含氧化銅（含少量銅粉、氧化鐵及不溶于酸的雜質(zhì)），加入過量鹽酸，氧化銅和鹽酸反應(yīng)生成氯化銅和水，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，過濾，溶液Ⅰ中含鐵離子、亞鐵離子、銅離子、氫離子、氯離子；從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩砜矗瑧?yīng)把鐵元素除去，調(diào)節(jié)pH=5，只有鐵離子沉淀，亞鐵離子不沉淀，故應(yīng)先把亞鐵離子氧化成鐵離子，故加入的X為氧化劑，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用過氧化氫或氯水，溶液Ⅱ含鐵離子、銅離子、氫離子等陽離子；加入Y是調(diào)節(jié)pH，從不引入雜質(zhì)考慮，應(yīng)選用含銅的化合物，沉淀Ⅱ?yàn)闅溲趸�鐵，溶液Ⅲ中含銅離子和氯離子，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌得到氯化銅晶體；在氯化氫氛圍中加熱氯化銅晶體得到無水氯化銅．
（1）氧化銅和鹽酸反應(yīng)生成氯化銅和水，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子；鐵元素以氫氧化鐵沉淀形式除去；
（2）操作②是加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子；
（3）調(diào)節(jié)溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，但不能引入新的雜質(zhì)；
（4）控制條件抑制氯化銅的水解，以便得到氯化銅晶體．

解答： 解：（1）步驟①中氧化銅與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅和水，反應(yīng)的離子方程式是：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)的方程式為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，過濾，溶液Ⅰ中含鐵離子、亞鐵離子、銅離子、氫離子；加入的X為氧化劑，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用過氧化氫或氯水，把亞鐵離子氧化成鐵離子，溶液Ⅱ含鐵離子、銅離子、氫離子等陽離子；加入Y是調(diào)節(jié)pH，使鐵離子生成氫氧化鐵，銅離子不沉淀，故沉淀Ⅱ?yàn)闅溲趸�鐵；故答案為：Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺；Fe（OH）₃；
（2）操作②是加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質(zhì)，
A．雙氧水還原產(chǎn)物為水，不會引入新的雜質(zhì)，可選；
B．高錳酸鉀還原產(chǎn)物為錳離子，還有鉀離子，引入了新的雜質(zhì)，不選；
C．氯氣的還原產(chǎn)物為氯離子，不會引入新的雜質(zhì)，可選；
D．硝酸還原產(chǎn)物為氮的氧化物，會造成污染，且過量硝酸會引入硝酸根離子，不選；
故答案為：AC；
（3）加入氨水可調(diào)節(jié)pH，但引入了新的雜質(zhì)銨根離子，銅的化合物氧化銅、堿式碳酸銅、氫氧化銅都可和氫離子反應(yīng)，能調(diào)節(jié)pH，且不會引入新的雜質(zhì)，故可以；
故答案為：FGH；
（4）步驟⑤要得到無水氯化銅，需要在干燥的HCl氣流中加熱CuCl₂?2H₂O，是為了抑制銅離子的水解得到氯化銅晶體同時帶走產(chǎn)生的水蒸氣，
故答案為：干燥的HCl氣流既可抑制Cu²⁺的水解，還能帶走CuCl₂?2H₂O受熱產(chǎn)生的水汽．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、物質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)基本操作，物質(zhì)性質(zhì)的理解和掌握是解題關(guān)鍵，題目難度中等．分離和除雜一定要符合除雜原則，不能引入新的雜質(zhì)．