Question

20．幾種物質(zhì)的溶度積常數(shù)見下表：

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）3	CuCl	CuI
Ksp	2.2×10-20	2.6×10-39	1.7×10-7	1.3×10-12

（1）某酸性CuCl₂溶液中含少量的FeCl₃，為得純凈CuCl₂溶液，宜加入CuO或堿式碳酸銅、氫氧化銅調(diào)至溶液pH=4，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，此時溶液中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-9mol/L．
（2）過濾后，將所得濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶操作，可得到CuCl₂•2H₂O晶體．
（3）由CuCl₂•2H₂O晶體得到純的無水CuCl₂，需要進(jìn)行的操作是在HCl氣氛中加熱．
（4）某學(xué)習(xí)小組用“間接碘量法”測定含有CuCl₂•2H₂O晶體的試樣（不含能與I^-發(fā)生反應(yīng)的氧化性質(zhì)雜質(zhì)）的純度，過程如下：取0.800g試樣溶于水，加入過量KI固體，充分反應(yīng)，生成白色沉淀．用0.1000mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達(dá)滴定終點時，消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-．）
①可選用淀粉作滴定指示劑，滴定終點的現(xiàn)象是淀粉由藍(lán)色變成無色且半分鐘不變化．
②CuCl₂溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
③該試樣中CuCl₂•2H₂O的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為85.5%．

Answer 1

分析 （1）加入的物質(zhì)用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)，主要將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，且不能引入新雜質(zhì)，先根據(jù)溶液的pH計算氫離子濃度，再結(jié)合水的離子積常數(shù)計算氫氧根離子濃度，最后根據(jù)c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$計算鐵離子濃度；
（2）根據(jù)溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到晶體分析；
（3）加熱時促進(jìn)氯化銅的水解且生成的氯化氫易揮發(fā)造成水解完全，要想得到較純的無水氯化銅應(yīng)在氯化氫氣流中抑制其水解；
（4）依據(jù)碘化鉀和氯化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成碘化亞銅沉淀，和碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)，依據(jù)碘單質(zhì)被Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點，發(fā)生反應(yīng)離子方程式計算分析．

解答 解：（1）為得到純凈的CuCl₂•2H₂O晶體要除去氯化鐵，加入的物質(zhì)和氯化鐵反應(yīng)生成氫氧化鐵且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以加入物質(zhì)后應(yīng)能轉(zhuǎn)化為氯化銅，所以應(yīng)該加入含銅元素和氫氧根離子的物質(zhì)，可以是氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅，溶液的pH=4，所以溶液中氫離子濃度為10^-4 mol/L，則氫氧根離子濃度為10^-10 mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1×1{0}^{-10}）^{3}}$=2.6×10^-9mol/L，
故答案為：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃ ；2.6×10^-9mol/L；
（2）將所得氯化銅濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，才能得到CuCl₂•2H₂O晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（3）由于CuCl₂在加熱過程中水解被促進(jìn)，且生成的HCl又易揮發(fā)而脫離體系，造成水解完全，堿式氯化銅或氫氧化銅，以至于得到CuO固體；想得到無水CuCl₂的合理方法是，讓CuCl₂•2H₂O晶體在干燥的HCl氣流中加熱脫水，
故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱；
（4）測定含有CuCl₂•2H₂O晶體的試樣（不含能與I^-發(fā)生反應(yīng)的氧化性質(zhì)雜質(zhì)）的純度，過程如下：取0.800g試樣溶于水，加入過量KI固體，充分反應(yīng)，生成白色沉淀．用0.1000mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達(dá)滴定終點時，消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，
①硫代硫酸鈉滴定碘單質(zhì)，利用碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)選擇指示劑為淀粉；終點為藍(lán)色褪去一段時間不恢復(fù)顏色，
故答案為：淀粉溶液；淀粉由藍(lán)色變成無色且半分鐘不變化；
②CuCl₂溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，故答案為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
③依據(jù)2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
得到             2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺
                    2      2
0.1000mol/L×0.0400L  0.1000mol/L×0.0400L=0.004mol
試樣中CuCl₂•2H₂O的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=$\frac{0.004mol×171g/mol}{0.800g}$×100%=85.5%，
故答案為：85.5%．

點評 本題考查K_sp計算和物質(zhì)制備，沉淀溶解平衡的分析應(yīng)用，滴定實驗的原理應(yīng)用，滴定過程的反應(yīng)原理和計算方法是解本題的關(guān)鍵，難度較大．