Question

3．CuCl₂常用于颜料、木材防腐等工业，并用作消毒剂、媒染剂、催化剂．工业上用粗制的氧化铜粉末（含杂质FeO和SiO₂）来制取无水CuCl₂的工艺流程如图所示：

已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为相应的氢氧化物，开始沉淀和沉淀完全时的pH如表：

离子符号	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	2.5	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）滤渣A的成分有SiO₂（填化学式），滤渣C的成分为Fe（OH）₃（填化学式），检验滤液C中的Fe³⁺离子是否除尽的方法是取滤液C少量于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，证明滤液C中的Fe³⁺离子未除尽，反之已除尽．
（3）第③步反应中加入适量的氧化铜，将溶液的pH调到3.2-4.7之间；
（4）第④步需要在氯化氢气流中蒸干制取无水氯化铜，氯化氢的作用是HCl抑制CuCl₂水解，也可用P₂O₅作脱水剂，使CuCl₂•2H₂O脱水制得无水氯化铜，该过程属于化学（填“物理”或“化学”）变化；
（5）称取30.250g已制得的无水CuCl₂产品（含少量FeCl₃杂质），溶于水中，加入过量的铁粉充分反应后过滤，得250mL滤液，量取25.00mL滤液于锥形瓶中，用0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积平均体积为46.00mL，则该无水氯化铜产品中CuCl₂的质量分数约为0.89．

Answer 1

分析 粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和盐酸不反应，滤渣A为SiO₂，滤液A为：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯气具有氧化性氧化亚铁离子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，滤液B为：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化铜，氧化铜和氢离子反应，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，调节PH至3.2-4.7，形成氢氧化铁沉淀，氯化铜水溶液中铜离子水解，在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解得到氯化铜固体，
（1）氯水中氯气能够氧化二价铁离子生成三价铁离子；
（2）依据氧化铜、氧化亚铁与盐酸反应生成可溶性氯化物，二氧化硅不与盐酸反应性质判断A成分；
滤液A为：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯气具有氧化性氧化亚铁离子生成三价铁离子，通过调节pH值促进三价铁离子转化为氢氧化铁 沉淀；
三价铁离子遇到硫氰酸根离子显血红色，可以用硫氰酸钾溶液检验三价铁离子存在；
（3）依据：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为相应的氢氧化物，开始沉淀和沉淀完全时的pH如表中数据，要想分离三价铁离子，pH条件条件为：使三价铁离子完全沉淀，而铜离子不沉淀；
（4）氯化铜水溶液中铜离子水解，在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解；化学变化与物理变化的本质区别是由新物质生成；
（5）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，铁和氯化铜反应Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu生成氯化亚铁和铜，根据n=cV计算25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量，进而计算250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量，再根据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O离子方程式计算亚铁离子的物质的量，亚铁离子总量减去三价铁转化的铁离子可得由无水CuCl₂转化的亚铁离子，根据铁守恒可得产品中CuCl₂的物质的量，根据m=nM计算CuCl₂的质量，进而计算其质量分数．

解答 解：（1）第②步加入氯水，氯水中氯气能够氧化二价铁离子生成三价铁离则，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，故答案为：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和盐酸不反应，滤渣A为SiO₂；
滤液A为：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯气具有氧化性氧化亚铁离子生成三价铁离子，通过调节pH值促进三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀，所以沉淀C为氢氧化铁，化学式为：Fe（OH）₃；
三价铁离子遇到硫氰酸根离子显血红色，所以检验滤液C中的Fe³⁺离子是否除尽的方法是：取滤液C少量于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，证明滤液C中的Fe³⁺离子未除尽，反之已除尽；
故答案为：SiO₂；Fe（OH）₃；取滤液C少量于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，证明滤液C中的Fe³⁺离子未除尽，反之已除尽；
（3）依据：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为相应的氢氧化物，开始沉淀和沉淀完全时的pH如表中数据，要想分离三价铁离子，pH条件条件为：使三价铁离子完全沉淀，而铜离子不沉淀，则pH应控制在3.2-4.7；
故答案为：3.2-4.7；
（4）滤液C是氯化铜溶液，制取无水CuCl₂时，需在HCl气体中蒸干是防止氯化铜水解，HCl抑制CuCl₂水解；
用P₂O₅作脱水剂，使CuCl₂•2H₂O脱水制得无水氯化铜，该过程有新物质生成，属于化学变化；
故答案为：HCl抑制CuCl₂水解；化学；
（5）称取30.250g已制得的无水CuCl₂产品（含0.0204molFeCl₃杂质），溶于水中，加入过量的铁粉，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.046L×0.100mol/L=4.6×10^-3mol，可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为4.6×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=4.6×10^-2mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三价铁转化的铁离子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得无水CuCl₂产品中CuCl₂的物质的量为0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的质量分数为$\frac{0.1994mol×135g/mol}{30.250g}$≈0.89，
故答案为：0.89．

点评 本题考查了工业上用粗制的氧化铜粉末（含杂质FeO和SiO₂）来制取无水CuCl₂的工艺流程，题目综合性较强，涉及离子方程式的书写、离子的检验、盐类水解的应用、有关方程式的计算，题目难度较大，准确把握信息，清楚工艺流程的过程是解题关键，侧重考查学生综合运用知识、信息分析解决问题能力．