Question

3．CuCl₂常用于顏料、木材防腐等工業(yè)，并用作消毒劑、媒染劑、催化劑．工業(yè)上用粗制的氧化銅粉末（含雜質(zhì)FeO和SiO₂）來制取無水CuCl₂的工藝流程如圖所示：

已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物，開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如表：

離子符號(hào)	Fe3+	Fe2+	Cu2+
氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH	2.5	7.0	4.7
氫氧化物完全沉淀時(shí)的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）濾渣A的成分有SiO₂（填化學(xué)式），濾渣C的成分為Fe（OH）₃（填化學(xué)式），檢驗(yàn)濾液C中的Fe³⁺離子是否除盡的方法是取濾液C少量于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，證明濾液C中的Fe³⁺離子未除盡，反之已除盡．
（3）第③步反應(yīng)中加入適量的氧化銅，將溶液的pH調(diào)到3.2-4.7之間；
（4）第④步需要在氯化氫氣流中蒸干制取無水氯化銅，氯化氫的作用是HCl抑制CuCl₂水解，也可用P₂O₅作脫水劑，使CuCl₂•2H₂O脫水制得無水氯化銅，該過程屬于化學(xué)（填“物理”或“化學(xué)”）變化；
（5）稱取30.250g已制得的無水CuCl₂產(chǎn)品（含少量FeCl₃雜質(zhì)），溶于水中，加入過量的鐵粉充分反應(yīng)后過濾，得250mL濾液，量取25.00mL濾液于錐形瓶中，用0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積平均體積為46.00mL，則該無水氯化銅產(chǎn)品中CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.89．

Answer 1

分析 粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，濾渣A為SiO₂，濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液B為：Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-，加入氧化銅，氧化銅和氫離子反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（0H）₃+3H⁺，調(diào)節(jié)PH至3.2-4.7，形成氫氧化鐵沉淀，氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解得到氯化銅固體，
（1）氯水中氯氣能夠氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離子；
（2）依據(jù)氧化銅、氧化亞鐵與鹽酸反應(yīng)生成可溶性氯化物，二氧化硅不與鹽酸反應(yīng)性質(zhì)判斷A成分；
濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子生成三價(jià)鐵離子，通過調(diào)節(jié)pH值促進(jìn)三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵 沉淀；
三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸根離子顯血紅色，可以用硫氰酸鉀溶液檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子存在；
（3）依據(jù)：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物，開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如表中數(shù)據(jù)，要想分離三價(jià)鐵離子，pH條件條件為：使三價(jià)鐵離子完全沉淀，而銅離子不沉淀；
（4）氯化銅水溶液中銅離子水解，在氯化氫氣流中加熱抑制氯化銅水解；化學(xué)變化與物理變化的本質(zhì)區(qū)別是由新物質(zhì)生成；
（5）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，鐵和氯化銅反應(yīng)Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu生成氯化亞鐵和銅，根據(jù)n=cV計(jì)算25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O離子方程式計(jì)算亞鐵離子的物質(zhì)的量，亞鐵離子總量減去三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子可得由無水CuCl₂轉(zhuǎn)化的亞鐵離子，根據(jù)鐵守恒可得產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算CuCl₂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）第②步加入氯水，氯水中氯氣能夠氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離則，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）粗制的氧化銅粉末（含F(xiàn)eO和SiO₂雜質(zhì)），加入鹽酸，CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O，F(xiàn)eO+2HCl═FeCl₂+H₂O，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，濾渣A為SiO₂；
濾液A為：CuCl₂、FeCl₂，加氯水，氯氣具有氧化性氧化亞鐵離子生成三價(jià)鐵離子，通過調(diào)節(jié)pH值促進(jìn)三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以沉淀C為氫氧化鐵，化學(xué)式為：Fe（OH）₃；
三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸根離子顯血紅色，所以檢驗(yàn)濾液C中的Fe³⁺離子是否除盡的方法是：取濾液C少量于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，證明濾液C中的Fe³⁺離子未除盡，反之已除盡；
故答案為：SiO₂；Fe（OH）₃；取濾液C少量于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，證明濾液C中的Fe³⁺離子未除盡，反之已除盡；
（3）依據(jù)：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物，開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如表中數(shù)據(jù)，要想分離三價(jià)鐵離子，pH條件條件為：使三價(jià)鐵離子完全沉淀，而銅離子不沉淀，則pH應(yīng)控制在3.2-4.7；
故答案為：3.2-4.7；
（4）濾液C是氯化銅溶液，制取無水CuCl₂時(shí)，需在HCl氣體中蒸干是防止氯化銅水解，HCl抑制CuCl₂水解；
用P₂O₅作脫水劑，使CuCl₂•2H₂O脫水制得無水氯化銅，該過程有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化；
故答案為：HCl抑制CuCl₂水解；化學(xué)；
（5）稱取30.250g已制得的無水CuCl₂產(chǎn)品（含0.0204molFeCl₃雜質(zhì)），溶于水中，加入過量的鐵粉，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.046L×0.100mol/L=4.6×10^-3mol，可知250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為4.6×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=4.6×10^-2mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亞鐵離子離子的物質(zhì)的量為4.6×10^-2mol×5=0.23mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化的鐵離子0.0204mol×$\frac{3}{2}$=0.0306mol，F(xiàn)e+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu可得無水CuCl₂產(chǎn)品中CuCl₂的物質(zhì)的量為0.23mol-0.0306mol=0.1994mol，故CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.1994mol×135g/mol}{30.250g}$≈0.89，
故答案為：0.89．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)上用粗制的氧化銅粉末（含雜質(zhì)FeO和SiO₂）來制取無水CuCl₂的工藝流程，題目綜合性較強(qiáng)，涉及離子方程式的書寫、離子的檢驗(yàn)、鹽類水解的應(yīng)用、有關(guān)方程式的計(jì)算，題目難度較大，準(zhǔn)確把握信息，清楚工藝流程的過程是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問題能力．