Question

铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)，为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：

	Fe3＋	Fe2＋	Cu2＋
氢氧化物开始沉淀时的pH	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.0	6.7

请回答下列问题：

(1)加入氧化剂的目的是________________________。

(2)最适合作氧化剂X的是__________。

A．K2Cr2O7              B．NaClO

C．H2O2                 D．KMnO4

(3)加入的物质Y是__________。

(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的？______(填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，试解释原因

________________________________________________________________________。

(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体？________(填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，回答该如何操作？____________________________________。

(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙，产生的现象是______________________________。

(7)若向溶液Ⅱ中加入镁粉，产生的气体是____________。试解释原因____________________________________________________。

Answer 1

解析：(1)由Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH知，当Fe2＋开始沉淀时，Cu2＋已经沉淀完全；而当Fe3＋沉淀完全时，Cu2＋尚未沉淀，所以除去Cu2＋中的Fe2＋时，需将Fe2＋氧化成Fe3＋后除去。

(2)加入的氧化剂能把Fe2＋氧化成Fe3＋，同时又不能引入新杂质，所以应选用H2O2。

(3)当除去Cu2＋中的Fe3＋时，可以利用Fe3＋的水解：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，所以加入的物质Y应具有以下条件：①能与H＋反应，水解平衡向正反应方向移动，从而使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去；②不能引入新杂质，满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

(4)若直接加碱使Fe3＋沉淀的同时，也能使Cu2＋沉淀。

(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体，因为在对CuCl2溶液蒸发的过程中，CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来，导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动，最终得到CuO或Cu(OH)2，而得不到CuCl2·2H2O晶体。为了抑制CuCl2水解，应在HCl气流中加热蒸发结晶。

(6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的碳酸钙与水解产生的H＋反应，导致c(H＋)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生气泡和沉淀，同时碳酸钙溶解。

(7)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的镁粉与水解产生的H＋反应，导致c(H＋)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生氢气和Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀。

答案：(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀与Cu2＋分离

(2)C

(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]

(4)不能　加碱使Fe3＋沉淀的同时也能使Cu2＋沉淀

(5)不能　应在HCl气流中加热蒸发结晶

(6)碳酸钙溶解，产生气泡和沉淀

(7)氢气(H2)　镁粉与FeCl3、CuCl2水解产生的H＋反应而生成氢气