Question

17．銅及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中應用非常廣泛．某研究小組用粗銅（含雜質鐵）制備氯化銅晶體（CuCl₂•2H₂O）的流程如下：

已知常溫下，Cu²⁺、Fe³⁺的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH見下表：

金屬離子	Fe3+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時的pH	1.9	4.7
氫氧化物完全沉淀時的pH	3.2	6.7

請回答下列問題：
（1）溶液Ⅰ中加入試劑X可以調節(jié)溶液pH，從而除去Fe³⁺且不引人雜質
①試劑X選用下列物質中的bd（填代號）．
a．NaOH   b．CuO   c．Cu    d．Cu（OH）₂
②調節(jié)溶液pH時，理論上可選擇pH最大范圍是3.2≤pH＜4.7．
（2）檢驗溶液Ⅰ中的存在Fe³⁺實驗操作是取少量溶液I于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，證明溶液里有Fe³⁺．
（3）向溶液Ⅱ中通入H₂S氣體，溶液變渾濁，pH減小，用離子方程式解釋其原因H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺；
（4）某學習小組用碘量法測定CuCl₂•2H₂O樣品的純度（雜質不參與反應），實驗如下：
a．準確稱取CuCl₂•2H₂O樣品mg于小燒杯中，加入適量蒸餾水和足量的碘化鉀，再滴入適量的稀硫酸，充分反應后，將所得混合液配成250mL待測溶液．（已知：2Cu²⁺+4I^-═2Cu↓+I₂）
b．移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用cmol•L^-1Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，重復2次，測得消耗標準液體積的平均值為VmL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①實驗中使用的指示劑名稱為淀粉；
②達到滴定終點時，仰視滴定管讀數(shù)將使測定結果偏高（填“偏高”“偏低”或“無影響”）
③該樣品中的質量分數(shù)為$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×10×171g/mol}{mg}$×100%（用含m，c，V的代數(shù)式表示，不用化簡）．
（5）在空氣中由CuCl₂•2H₂O晶體得到純的無水CuCl₂的合理方法是在干燥的HCl氣流中加熱脫水．

Answer 1

分析 粗銅中含有Fe，粗銅與氯氣反應生成CuCl₂和FeCl₃，加熱稀鹽酸至固體完全溶解，溶液中含有CuCl₂和FeCl₃，鹽酸能抑制銅離子和鐵離子水解，從而得到溶液1；向溶液1中加入試劑X調節(jié)溶液pH至4-5，根據(jù)鐵離子沉淀需要溶液pH值知，鐵離子完全沉淀生成Fe（OH）₃，銅離子不產(chǎn)生沉淀，過濾得到的固體2是Fe（OH）₃，加入的X能和氫離子反應且不能引進新的雜質，可為Cu₂（OH）₂CO₃、CuO、CuCO₃等物質，得到的溶液2為溶液CuCl₂，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶可得到CuCl₂晶體；
（1）①試劑X能和氫離子反應而提高溶液的pH值，且不能引進新的雜質；
②調節(jié)溶液pH時，要使鐵離子完全沉淀但銅離子不能產(chǎn)生沉淀才能達到分離目的；
（2）鐵離子能和KSCN溶液混合得到血紅色溶液，利用KSCN檢驗鐵離子；
（3）向溶液Ⅱ中含有氯化銅，氯化銅和H₂S反應生成鹽酸和CuS；
（4）①碘遇淀粉試液變藍色，所以要用淀粉檢驗碘單質；
②達到滴定終點時，仰視滴定管讀數(shù)將使測定結果偏高；
③依據(jù)碘化鉀和氯化銅發(fā)生氧化還原反應，生成碘化亞銅沉淀，和碘單質，碘單質遇淀粉變藍，依據(jù)碘單質被Na₂S₂O₃標準溶液滴定到終點，根據(jù)反應的離子方程式計算分析；
（5）CuCl₂•2H₂O晶體受熱時生成水，氯化銅水解生成氫氧化銅和HCl，所以要想得到晶體CuCl₂，應該抑制氯化銅水解．

解答 解：粗銅中含有Fe，粗銅與氯氣反應生成CuCl₂和FeCl₃，加熱稀鹽酸至固體完全溶解，溶液中含有CuCl₂和FeCl₃，鹽酸能抑制銅離子和鐵離子水解，從而得到溶液1；向溶液1中加入試劑X調節(jié)溶液pH至4-5，根據(jù)鐵離子沉淀需要溶液pH值知，鐵離子完全沉淀生成Fe（OH）₃，銅離子不產(chǎn)生沉淀，過濾得到的固體2是Fe（OH）₃，加入的X能和氫離子反應且不能引進新的雜質，可為Cu₂（OH）₂CO₃、CuO、CuCO₃等物質，得到的溶液2為溶液CuCl₂，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶可得到CuCl₂晶體；
（1）①試劑X能和氫離子反應而提高溶液的pH值，且不能引進新的雜質，可為Cu₂（OH）₂CO₃、CuO、CuCO₃等物質，故選bd；
②調節(jié)溶液pH時，要使鐵離子完全沉淀但銅離子不能產(chǎn)生沉淀才能達到分離目的，所以其pH范圍為3.2≤pH＜4.7，故答案為：3.2≤pH＜4.7；
（2）鐵離子能和KSCN溶液混合得到血紅色溶液，利用KSCN檢驗鐵離子，其檢驗方法為取少量溶液I于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，證明溶液里有Fe³⁺，故答案為：取少量溶液I于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，證明溶液里有Fe³⁺；
（3）向溶液Ⅱ中含有氯化銅，氯化銅和H₂S反應生成鹽酸和CuS，鹽酸是強酸，導致溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH降低，離子方程式為H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺，故答案為：H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺；
（4）①碘遇淀粉試液變藍色，所以要用淀粉檢驗碘單質，故答案為：淀粉；
②達到滴定終點時，仰視滴定管讀數(shù)偏大，則將使測定結果偏高，故答案為：偏高；
③依據(jù)2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
得到 2Na₂S₂O₃～2Cu²⁺
        2     2
cmol/L×V×10^-3L cV×10^-3mol
試樣中CuCl₂•2H₂O的質量百分數(shù)=$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×10×171g/mol}{mg}$×100%，
故答案為：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×10×171g/mol}{mg}$×100%；
（5）CuCl₂•2H₂O晶體受熱時生成水，氯化銅水解生成氫氧化銅和HCl，所以要想得到晶體CuCl₂，應該抑制氯化銅水解，HCl能抑制氯化銅水解，所以必須在干燥的HCl氣流中加熱脫水即可，故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱脫水．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，側重考查學生實驗操作及實驗分析能力，涉及物質分離和提純、基本實驗操作、滴定實驗、鹽類水解等知識點，易錯點是滴定過程中誤差分析．