Question

11．用含少量鐵的氧化物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(shí)，F(xiàn)e³⁺幾乎完全水解而沉淀，而此時(shí)Cu²⁺卻幾乎不水解．
（1）溶液A中的金屬離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺．能檢驗(yàn)溶液A中Fe²⁺的試劑為①（填編號，下同）．
①KMnO₄   ②（NH₄）₂S    ③NaOH    ④KSCN
（2）加氧化劑的目的是：把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，氧化劑可選用①④．①Cl₂  ②KMnO₄  ③HNO₃  ④H₂O₂
（3）要得到較純的產(chǎn)品，試劑可選用③④．①NaOH  ②NH₃•H₂O  ③Cu（OH）₂  ④Cu₂（OH）₂CO₃
（4）若溶液B加試劑后PH為4，則溶液中的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為4.0×10^-8mol/L（已知K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（5）某同學(xué)設(shè)計(jì)以原電池的形式實(shí)現(xiàn)Fe²⁺至Fe³⁺的轉(zhuǎn)化，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，請寫出負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺

Answer 1

分析 用含少量鐵的氧化物的氧化銅加鹽酸溶解生成氯化銅、氯化鐵、氯化亞鐵，加氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子，再調(diào)節(jié)pH，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到的濾液為氯化銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化銅晶體，
（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵，使高錳酸鉀褪色；
（2）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，除雜時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)；
（3）在制取過程中，不能引進(jìn)雜質(zhì)離子，據(jù)此來選擇合適的試劑；
（4）根據(jù)K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38計(jì)算；
（5）負(fù)極上Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺．

解答 解：用含少量鐵的氧化物的氧化銅加鹽酸溶解生成氯化銅、氯化鐵、氯化亞鐵，加氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子，再調(diào)節(jié)pH，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到的濾液為氯化銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化銅晶體，
（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵，使高錳酸鉀褪色，是檢驗(yàn)溶液A中Fe²⁺的最佳試劑，故答案為：①；
（2）根據(jù)題意，加入氧化劑可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質(zhì)，所以氧化劑為H₂O₂或是Cl₂，KMnO₄和HNO₃ 會引入雜質(zhì)離子，故答案為：把Fe²⁺氧化為Fe³⁺；①④；
（3）得到較純的產(chǎn)品，需要調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，選擇的試劑可以是CuO、Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，而①②均會引入雜質(zhì)離子，故答案為：③④；
（4）PH為4，則c（OH^-）=1.0×10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-10}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-8mol/L，故答案為：4.0×10^-8mol/L；
（5）負(fù)極上Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺，其負(fù)極的電極反應(yīng)為：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺．

點(diǎn)評 本題考查氯化銅晶體的制取實(shí)驗(yàn)流程，涉及氧化還原反應(yīng)、亞鐵離子的檢驗(yàn)、除雜質(zhì)、電極方程式的書寫等，題目難度中等，答題時(shí)注意把握題意，仔細(xì)審題．