Question

11．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的流程如下：

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如下表：

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），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④步蒸发操作必要的仪器有铁架台（含铁圈）、坩埚钳、石棉网、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒．需要在氯化氢气流中蒸干制取无水氯化铜的原因是HCl抑制CuCl₂水解．
（4）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0.100mol?L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积平均为46.00mL，则该无水CuCl₂产品中CuCl₂的质量分数为0.89（用小数表示，计算结果保留2位小数）．

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，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）第②步加入氯水，氯气氧化亚铁离子；
（2）粗制的氧化铜粉末（含FeO和SiO₂杂质），加入盐酸，氧化亚铁、氧化亚铜和酸反应生成易溶于水的盐，二氧化硅和酸不反应，难溶于水，Fe³⁺与硫氰化钾溶液反应，使溶液变红色，据此解答；
（3）根据蒸发操作所用的仪器分析判断，蒸发需要蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等仪器；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；
（4）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：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，促进水解反应右移，Fe³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，调节PH至3.2，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）氯气具有氧化性，亚铁离子具有还原性，第②步加入氯水，发生反应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，CuCl₂、FeCl₂易溶于水，二氧化硅和酸不反应，难溶于水，所以滤渣A为SiO₂，Fe³⁺与硫氰化钾溶液反应，使溶液变红色，所以检验滤液B中是否含Fe³⁺离子的方法为：取少量滤液C，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺，
故答案为：SiO₂；取少量滤液C于试管中，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变血红色，证明滤液C中Fe³⁺未除尽，反之未除尽；
（3）蒸发时，需要使用蒸发皿；需要铁架台和铁圈支撑蒸发皿；需要玻璃棒进行搅拌，以防止液体受热不均匀，造成液体飞溅；需要酒精灯进行加热；坩埚钳用于夹持蒸发皿，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；
故答案为：酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；HCl抑制CuCl₂水解；
（4）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 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写离子方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力，注意（4）滴定的计算．