Question

氯化铜晶体（CuCl₂?xH₂O）是重要的化工原料，可用作催化剂、消毒剂等．用孔雀石[主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物]制备氯化铜晶体，方案如下：



已知：有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH：

	Fe3+	Cu2+	Fe2+
开始沉淀的pH	2.7	5.4	8.1
沉淀完全的pH	3.7	6.9	9.6

（1）若溶液A含有的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，则试剂①选用______（填字母）．
A．Cu        B．Cl₂          C．NH₃?H₂O          D．NaOH
（2）加入试剂②的目的是调节pH至a，a的范围是______．由溶液C获得CuCl₂?xH₂O，包含4个基本实验操作，这4个基本实验操作依次是______、______过滤和无水乙醇洗涤等操作，使用无水乙醇代替水进行洗涤的主要原因是______．
（3）为了测定制得的氯化铜晶体（CuCl₂?xH₂O）中x值，有同学设计了如下两种实验方案：
①称取一定质量的晶体加热使其失去结晶水，称量所得无水CuCl₂的质量．该方案存在的问题是______．
②称取a g晶体、加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、加热沉淀至质量不再减轻为止，称量所得固体的质量为b g．则x=______（用含a、b的代数式表示）．

Answer 1

（1）由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．
A．Cu不能与Fe²⁺反应，故A错误；
B．Cl₂可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且不引入新杂质，故B正确；
C．NH₃?H₂O可以沉淀Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，引入铵根离子，故C错误；
D．NaOH可以沉淀Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，引入钠离子，故D错误．
故选：B．
（2）由工艺流程转化关系可知，试剂②应为调节溶液pH值，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，不能沉淀Cu²⁺，由金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH可知，Fe³⁺从pH=2.7开始沉淀，在pH=3.7沉淀完全，Cu²⁺从pH=5.4开始沉淀，所以应该可知pH范围为3.7～5.4．
由溶液获得CuCl₂?xH₂O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等．
氯化铜易溶于水，使用无水乙醇代替水进行洗涤，防止CuCl₂?xH₂O晶体溶解损失．
故答案为：3.7～5.4；蒸发浓缩、冷却结晶；防止CuCl₂?xH₂O晶体溶解损失．
（3）①CuCl₂?xH₂O晶体加热时会发生水解CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，有HCl气体放出，CuCl₂质量偏小，测得x值偏大．
故答案为：CuCl₂?xH₂O晶体加热时会发生水解．
②b g为CuO质量为

bg

80g/mol

=

b

80

mol，根据铜元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），所以ag=

b

80

mol×（135+18x）g/mol，解得，x=

80a-135b

18b

．
故答案为：

80a-135b

18b

．