Question

某研究性小组欲用粗CuCl₂固体（含Fe²⁺）制备纯净的无水氯化铜固体．实验步骤：
①将粗CuCl₂固体溶于蒸馏水，滴入少量的稀盐酸
②向上述所得的溶液中加入适量的双氧水
③继续滴加氨水调节溶液的PH为3.2-4.7，过滤
④将滤液经过操作I处理，得到CuCl₂?H₂O晶体
⑤将晶体在某气流中加热脱水，得到无水氯化铜固体
（1）步骤②中加入适量的双氧水的目的

 

．
（2）步骤③继续滴加氨水调节溶液的PH为3.2-4.7是为了

 

．
（3）步骤④中操作I的操作是

 

．
（4）步骤⑤中的气流指的是

 

．目的是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）双氧水是绿色氧化剂，可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，自身被还原为水；
（2）除去氯化铜中的氯化铁，根据氢氧化物的沉淀PH进行分析，使氯化铁完全生成氢氧化铁；
（3）获得溶液中的溶质晶体一般经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，带有结晶水的晶体加热除去结晶水时一般考虑水解；
（4）铜离子水解导致溶液显示酸性，氯化氢气流环境可以抑制铜离子水解的发生；

解答： 解：步骤①将粗CuCl₂固体溶于蒸馏水，滴入少量的稀盐酸，溶液中含有CuCl₂、FeCl₂，步骤②是加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子但不能引入新的杂质，氧化剂选择过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，步骤③继续滴加氨水调节溶液的PH为3.2-4.7，过滤，使铁离子完全沉淀，从溶液中获得晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤一系列步骤，带有结晶水的晶体加热除去结晶水时一般考虑水解，为防止加热时铜离子水解，需在酸性气流中加热，得到无水氯化铜固体．
（1）双氧水是绿色氧化剂，可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，自身被还原为水，即H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：使亚铁离子氧化为铁离子；
（2）若要除去氯化铁，氢氧化铁的开始沉淀PH=1.9，沉淀完全PH=3.2；氢氧化铜开始沉淀的PH=4.7；所以PH控制在3.2到4.7之间；
故答案为：使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，避免铜离子沉淀；
（3）将滤液加热浓缩，冷却结晶，过滤、（冰水）洗涤，干燥，得到CuCl₂?H₂O晶体，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）为防止加热时铜离子水解，将 CuCl₂?H₂O晶体在干燥的HCl气流中加热至质量不再变化为止，得到无水氯化铜固体，既可抑制Cu²⁺的水解，同时带走产生的水蒸气，
故答案为：在氯化氢气流中加热，避免铜离子的水解．

点评：本题考查了物质制备实验设计步骤和过程分析判断，掌握铜离子的性质和理解掌握物质分离提纯的实验方法是解题关键，题目难度中等．