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                            

　                                                                 。

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。

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