Question

20．几种物质的溶度积常数见下表：

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）3	CuCl	CuI
Ksp	2.2×10-20	2.6×10-39	1.7×10-7	1.3×10-12

（1）某酸性CuCl₂溶液中含少量的FeCl₃，为得纯净CuCl₂溶液，宜加入CuO或碱式碳酸铜、氢氧化铜调至溶液pH=4，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，此时溶液中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-9mol/L．
（2）过滤后，将所得滤液经过蒸发浓缩，冷却结晶操作，可得到CuCl₂•2H₂O晶体．
（3）由CuCl₂•2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂，需要进行的操作是在HCl气氛中加热．
（4）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl₂•2H₂O晶体的试样（不含能与I^-发生反应的氧化性质杂质）的纯度，过程如下：取0.800g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用0.1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-．）
①可选用淀粉作滴定指示剂，滴定终点的现象是淀粉由蓝色变成无色且半分钟不变化．
②CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
③该试样中CuCl₂•2H₂O的质量百分数为85.5%．

Answer 1

分析 （1）加入的物质用于调节pH以除去杂质，主要将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，且不能引入新杂质，先根据溶液的pH计算氢离子浓度，再结合水的离子积常数计算氢氧根离子浓度，最后根据c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$计算铁离子浓度；
（2）根据溶液蒸发结晶得到晶体分析；
（3）加热时促进氯化铜的水解且生成的氯化氢易挥发造成水解完全，要想得到较纯的无水氯化铜应在氯化氢气流中抑制其水解；
（4）依据碘化钾和氯化铜发生氧化还原反应，生成碘化亚铜沉淀，和碘单质，碘单质遇淀粉变蓝，依据碘单质被Na₂S₂O₃标准溶液滴定到终点，发生反应离子方程式计算分析．

解答 解：（1）为得到纯净的CuCl₂•2H₂O晶体要除去氯化铁，加入的物质和氯化铁反应生成氢氧化铁且不能引进新的杂质，所以加入物质后应能转化为氯化铜，所以应该加入含铜元素和氢氧根离子的物质，可以是氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜，溶液的pH=4，所以溶液中氢离子浓度为10^-4 mol/L，则氢氧根离子浓度为10^-10 mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1×1{0}^{-10}）^{3}}$=2.6×10^-9mol/L，
故答案为：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃ ；2.6×10^-9mol/L；
（2）将所得氯化铜滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶，才能得到CuCl₂•2H₂O晶体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（3）由于CuCl₂在加热过程中水解被促进，且生成的HCl又易挥发而脱离体系，造成水解完全，碱式氯化铜或氢氧化铜，以至于得到CuO固体；想得到无水CuCl₂的合理方法是，让CuCl₂•2H₂O晶体在干燥的HCl气流中加热脱水，
故答案为：在干燥的HCl气流中加热；
（4）测定含有CuCl₂•2H₂O晶体的试样（不含能与I^-发生反应的氧化性质杂质）的纯度，过程如下：取0.800g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用0.1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，反应的化学方程式为：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，
①硫代硫酸钠滴定碘单质，利用碘单质遇淀粉变蓝选择指示剂为淀粉；终点为蓝色褪去一段时间不恢复颜色，
故答案为：淀粉溶液；淀粉由蓝色变成无色且半分钟不变化；
②CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，故答案为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
③依据2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
得到             2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺
                    2      2
0.1000mol/L×0.0400L  0.1000mol/L×0.0400L=0.004mol
试样中CuCl₂•2H₂O的质量百分数=$\frac{0.004mol×171g/mol}{0.800g}$×100%=85.5%，
故答案为：85.5%．

点评 本题考查K_sp计算和物质制备，沉淀溶解平衡的分析应用，滴定实验的原理应用，滴定过程的反应原理和计算方法是解本题的关键，难度较大．