Question

氯化銅是一種廣泛用于生產(chǎn)顏料、木材防腐劑等的化工產(chǎn)品．某研究性學(xué)習(xí)小組用粗銅（含雜質(zhì)Fe）按圖1所示流程制備氯化銅晶體（CuCl₂?H₂O）．
請回答下列問題：
（1）實驗室采用如圖2所示的裝置制取固體l（加熱儀器和夾持裝置已略去）．
①儀器a的名稱是

 

；裝置B中的試劑為

 

．
②裝置A中反應(yīng)的離子方程式為

 

．
③裝置D中的試劑為

 

，其作用是

 

．
（2）在除去溶液1中的Fe³⁺時，加入試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)．
①X可選用下列試劑中的

 

（填字母代號）．
A．Na₂CO₃ B．NH₃?H₂O C．CuO D．CuSO₄
②為使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，根據(jù)如表數(shù)據(jù)，溶液pH范圍應(yīng)保持在

 

．
當(dāng)溶液的pH=4時，c（Fe³⁺）=

 

mol/L．[Fe（OH）₃的Ksp=4.0×10^-38]

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

（3）在溶液2轉(zhuǎn)化為CuCl₂?2H₂O的操作過程中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色．已知如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：
Cu（H₂O）

2+ 4

（aq）+4Cl^-（aq）?CuCl

2- 4

（aq）+4H₂O（l）
請設(shè)計合理的實驗方案證明CuCl₂溶液中存在上述轉(zhuǎn)化關(guān)系：

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）粗銅為Fe、Cu的混合物，與氯氣反應(yīng)生成固體1的主要成分為CuCl₂和FeCl₃，實驗室采用如圖2所示的裝置制取固體l，制備原理為二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣，應(yīng)濃硫酸干燥后與粗銅在加熱條件下反應(yīng)生成CuCl₂和FeCl₃，多于的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收，以防污染空氣；
（2）除去CuCl₂和FeCl₃混合溶液中的Fe³⁺，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH3.2～4.7之間，可加入CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃等物質(zhì)，注意不能引入新的雜質(zhì)；
（3）Cu（H₂O）₄²⁺為藍(lán)色，CuCl₄^2-為黃色，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色，可改變Cu（H₂O）₄²⁺或CuCl₄^2-的濃度．

解答： 解：（1）①由裝置圖可知a為分液漏斗，b中的試劑為濃硫酸，故答案為：分液漏斗；濃硫酸；
②二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
③裝置D中的試劑為氫氧化鈉溶液，可用于吸收多余的氯氣，生成氯化鈉和此次氯酸鈉，防止污染環(huán)境，
故答案為：NaOH溶液； 吸收多余的氯氣，防止污染空氣；
（2）①可加入CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃等物質(zhì)，注意不能引入新的雜質(zhì)，題中只有C符合，故答案為：C；
②為使CuCl₂溶液中的Fe³⁺完全除去，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH介于3.2～4.7之間，可保證Fe³⁺完全除去，而不影響Cu²⁺，
當(dāng)溶液的pH=4時，c（OH^-）=1×10^-10 mol?L^-1，則c（Fe³⁺）=

4.0×10-38

(1.0×10-10)3

mol?L^-1=4.0×10^-8 mol?L^-1，
故答案為：3.2～4.7；4.0×10^-8；
（3）Cu（H₂O）₄²⁺為藍(lán)色，CuCl₄^2-為黃色，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色，如取氯化銅晶體配制成藍(lán)綠色溶液，然后向溶液中加水稀釋，溶液變?yōu)樗{(lán)色或向溶液中加入CuCl₂晶體，溶液變?yōu)榫G色，可證明溶液中存在Cu（H₂O）₄²⁺（aq）+4Cl^-（aq）?CuCl₄^2-（aq）+4H₂O（l）的平衡，
故答案為：取氯化銅晶體配制成藍(lán)綠色溶液，然后向溶液中加水稀釋，溶液變?yōu)樗{(lán)色；或向溶液中加入CuCl₂晶體，溶液變?yōu)榫G色等．

點評：本題考查學(xué)生對工藝流程理解、實驗裝置的理解、平衡移動、平衡常數(shù)，物質(zhì)分離提純等，難度中等，需要學(xué)生具有基本扎實的基礎(chǔ)與綜合運用能力，（2）中②可以根據(jù)借助溶度積常數(shù)進(jìn)行計算．