Question

氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）是重要的化工原料，可用作催化劑、消毒劑等．用孔雀石[主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物]制備氯化銅晶體，方案如下：

已知：有關(guān)金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH：

	Fe3+	Cu2+	Fe2+
開始沉淀的pH	2.7	5.4	8.1
沉淀完全的pH	3.7	6.9	9.6

（1）若溶液A含有的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，則試劑①選用______（填字母）．
A．Cu　　　　B．Cl₂　　　　　C．NH₃?H₂O　　　　　D．NaOH
（2）加入試劑②的目的是調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是______．由溶液C獲得CuCl₂?xH₂O，包含4個基本實驗操作，這4個基本實驗操作依次是______、______過濾和無水乙醇洗滌等操作，使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌的主要原因是______．
（3）為了測定制得的氯化銅晶體（CuCl₂?xH₂O）中x值，有同學(xué)設(shè)計了如下兩種實驗方案：
①稱取一定質(zhì)量的晶體加熱使其失去結(jié)晶水，稱量所得無水CuCl₂的質(zhì)量．該方案存在的問題是______．
②稱取a g晶體、加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌、加熱沉淀至質(zhì)量不再減輕為止，稱量所得固體的質(zhì)量為b g．則x=______（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

（1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)．
A．Cu不能與Fe²⁺反應(yīng)，故A錯誤；
B．Cl₂可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且不引入新雜質(zhì)，故B正確；
C．NH₃?H₂O可以沉淀Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，引入銨根離子，故C錯誤；
D．NaOH可以沉淀Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，引入鈉離子，故D錯誤．
故選：B．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，不能沉淀Cu²⁺，由金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH可知，F(xiàn)e³⁺從pH=2.7開始沉淀，在pH=3.7沉淀完全，Cu²⁺從pH=5.4開始沉淀，所以應(yīng)該可知pH范圍為3.7～5.4．
由溶液獲得CuCl₂?xH₂O晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等．
氯化銅易溶于水，使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌，防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失．
故答案為：3.7～5.4；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失．
（3）①CuCl₂?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(zhì)量偏小，測得x值偏大．
故答案為：CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解．
②b g為CuO質(zhì)量為=mol，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），所以ag=mol×（135+18x）g/mol，解得，x=．
故答案為：．
分析：（1）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，不能沉淀Cu²⁺，結(jié)合金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH選擇pH的范圍．
由溶液到晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等．使用無水乙醇代替水進(jìn)行洗滌，防止CuCl₂?xH₂O晶體溶解損失．
（3）①CuCl₂?xH₂O晶體加熱時會發(fā)生水解．
②加熱沉淀至質(zhì)量不再減輕為止，b g為CuO質(zhì)量，根據(jù)銅元素守恒可知，n（CuO）=n（CuCl₂?xH₂O），再結(jié)合m=nM計算x的值．
點評：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(xué)計算、物質(zhì)分離提純除雜等有關(guān)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(xué)生要有扎實的實驗基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用信息解決問題的能力，注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．