Question

【題目】用含少量鐵的氧化銅制取氯化銅晶體（CuCl2·xH2O）。有如下操作：

已知：在pH為4~5時，Fe3+幾乎完全水解而沉淀，Cu2+卻不水解。

(1)加熱酸溶過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有：______

(2)氧化劑A可選用_______（填編號，下同）

①Cl2 ②KMnO4 ③HNO3

(3)要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用_______

①NaOH ②FeO ③CuO

(4)試劑B的作用是_______

①提高溶液的pH ②降低溶液的pH

③使Fe3+完全沉淀 ④使Cu2+完全沉淀

(5)從濾液經(jīng)過結(jié)晶得到氯化銅晶體的方法是___________（按實(shí)驗先后順序填編號）

①過濾 ②蒸發(fā)濃縮 ③蒸發(fā)至干 ④冷卻

(6)為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl2·xH2O）中x值，某興趣小組設(shè)計了兩種實(shí)驗方案：

方案一：稱取m g晶體灼燒至質(zhì)量不再減輕為止、冷卻、稱量所得無水CuCl2的質(zhì)量為n g。

方案二：稱取m g晶體、加入足量氫氧化鈉溶液、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質(zhì)量不再減輕為止、冷卻、稱量所得固體的質(zhì)量為n g。

試評價上述兩種實(shí)驗方案，其中正確的方案是______，據(jù)此計算得x = ______________（用含m、n的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑，CuO + 2H+ → Cu2+ + H2O ① ③ ①③ ②④① 二 80m-135n/18n

【解析】

鐵和酸反應(yīng)生成二價鐵離子和氫氣，氧化銅和酸反應(yīng)，生成銅離子和水，寫出離子反應(yīng)方程式；選用氧化劑時既要達(dá)到氧化的作用，又不能引入新的雜質(zhì)；為了得到較純的產(chǎn)品，所加入的試劑不能引入其它雜質(zhì)；試劑B會與前段反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+作用，使其完全水解，生成沉淀；結(jié)合日常實(shí)驗中從濾液得到晶體的操作方法：加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到晶體；直接灼燒晶體會有部分CuCl2,發(fā)生水解反應(yīng)，最后灼燒所得固體為氯化銅和氧化銅的混合物；根據(jù)銅原子守恒，氯化銅晶體中的銅和最后所得固體氧化銅中銅原子的質(zhì)量相等，列出比例式，氯化銅晶體和氧化銅的相對分子質(zhì)量之比等于質(zhì)量之比，計算出水的系數(shù)x，據(jù)此分析解答。

(1)鐵在酸性條件下，生成二價鐵離子和氫氣，氧化銅在酸性條件下，生成二價銅離子和水，離子反應(yīng)方程式分別為Fe+2H+=Fe2++H2↑、CuO+2H+=Cu2++H2O；
(2)加入氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,而且不引入新的雜質(zhì)離子，使用KMnO4引入K+和Mn2+，使用HNO3引入NO3-，且無法除去，當(dāng)加入氯氣時，發(fā)生反應(yīng)以后，產(chǎn)生氯離子，不是雜質(zhì)，故選①；

(3)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入的試劑B要能夠促使水解完全進(jìn)行，又不引入新的雜質(zhì)離子，如使用Na0H引入新的Na+,使用FeO引入Fe2+,而③為固體，提高pH的同時引入的是銅離子，沒有新雜質(zhì)引入，故選③；

(4)選擇的試劑B，通過與酸的反應(yīng)生成Cu2+且提高溶液的pH，因pH為4-5時，Fe3+幾乎完全水解而沉淀，而此時Cu2+卻幾乎不水解，所以促使了Fe3+完全沉淀，故選①③；

(5)從溶液中得到晶體，一般操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，即實(shí)驗的先后順序為②④①；
(6)直接灼燒晶體會有部分CuCl2發(fā)生水解反應(yīng)，最終得到CuO、CuCl2的混合物，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，方案一錯誤，方案二正確；最終生成的是CuO，根據(jù)銅原子守恒可得：，，解得。