Question

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，F(xiàn)e³⁺幾乎完全水解而沉淀，而此時Cu²⁺卻幾乎不水解．
（1）氧化劑A可選用

 

（填編號，下同）
①Cl₂ ②KMnO₄ ③HNO₃ ④H₂O₂
（2）要得到較純的產(chǎn)品，試劑B可選用

 

．
①NaOH    ②FeO    ③CuO     ④Cu₂（OH）₂CO₃
（3）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
（4）從濾液經(jīng)過結晶得到氯化銅晶體的方法是

 

（按實驗先后順序選填編號）
①過濾  ②蒸發(fā)濃縮  ③蒸發(fā)至干  ④冷卻
（5）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）中x值，某興趣小組設計了兩種實驗方案：
方案一：稱取m g晶體灼燒至質量不再減輕為止，冷卻、稱量所得無水CuCl₂的質量為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量不再減輕為止、冷卻、稱量所得固體的質量為ng．
試評價上述兩種實驗方案，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

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：向固體中加入鹽酸，鹽酸和鐵、氧化銅反應，發(fā)生的離子反應方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，加入氧化劑A的目的是把亞鐵離子氧化，根據(jù)除雜原則，不能引入新的雜質；加入試劑B的目的是調節(jié)pH使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾除去沉淀，對濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到氯化銅晶體．
（1）加入氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易除去，除雜時，不能引入新的雜質；
（2）在制取過程中，不能引進雜質離子，據(jù)此來選擇合適的試劑；
（3）加入鹽酸時，鹽酸是過量的，導致溶液酸性較強，溶液酸性較強則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀則應提高溶液的pH；
（4）根據(jù)溶液獲得晶體的方法來回答；
（5）CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解；加熱沉淀至質量不再減輕為止，ng為CuO質量，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），再結合m=nM計算x的值．

解答： 解：（1）根據(jù)題意，加入氧化劑A可把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而沒有增加新雜質，所以A為H₂O₂，或是Cl₂，故答案為：①④；
（2）得到較純的產(chǎn)品，試劑可選用CuO或Cu₂（OH）₂CO₃，①②均會引入雜質離子，故答案為：③④；
（3）溶液酸性較強則鐵離子不沉淀，為使鐵離子沉淀則應提高溶液的pH，故選①③；故答案為：①③；
（4）從濾液經(jīng)過結晶得到氯化銅晶體，首先要加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻后，再將之過濾即可，故答案為：②④①；
（5）CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解CuCl₂+2H₂O?Cu（OH）₂+2HCl，有HCl氣體放出，CuCl₂質量偏小，測得x值偏大，
所以選擇方案二，氯化銅和氫氧化鈉反應生成氫氧化銅沉淀，加熱沉淀，氫氧化銅分解生成氧化銅，則ng為CuO質量，物質的量為：

ng

80g/mol

=

n

80

mol，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），所以mg=

n

80

mol×（135+18x）g/mol，解得，x=

80m-135n

18n

．
故答案為：二；

80m-135n

18n

．

點評：本題考查閱讀獲取信息能力、對工藝流程理解與實驗條件控制、實驗方案的評價、化學計算、物質分離提純除雜等有關實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息解決問題的能力，注意基礎知識的全面掌握．