Question

(15分)高氯酸銅[Cu(ClO₄)₂·6H₂O]易溶于水，120 ℃開始分解，常用于生產電極和作催化劑等�？捎陕然�銅通過下列反應制備：2CuCl₂＋2Na₂CO₃＋H₂O===Cu₂(OH)₂CO₃↓＋CO₂↑＋4NaCl；Cu₂(OH)₂CO₃＋4HClO₄＋9H₂O===2Cu(ClO₄)₂·6H₂O＋CO₂↑。HClO₄是易揮發的發煙液體，溫度高于130 ℃易爆炸。下表列出相應金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1 mol·L^－1)：

金屬離子	開始沉淀	沉淀完全
Fe3＋	1．1	3．2
Fe2＋	5．8	8．8
Cu2＋	4．7	6．7

 
（1） 將CuCl₂和Na₂CO₃用研缽分別研細，加入適量的沸水，攪拌，加熱成藍棕色溶液。靜置、冷卻、過濾、洗滌得藍色Cu₂(OH)₂CO₃沉淀。
① 把反應物研細的目的是____________________。
② 檢驗沉淀是否洗滌干凈，應選用試劑是________。
（2） 向Cu₂(OH)₂CO₃沉淀中滴加稍過量的HClO₄小心攪拌，適度加熱后得到藍色Cu(ClO₄)₂溶液同時會產生大量的白霧。
① 大量的白霧的成分是________(填化學式)。
② 適度加熱但溫度不能過高的原因是____。
（3） 25 ℃時，若調節溶液pH＝3，則溶液中的Fe^3＋的物質的量濃度為________。(已知25 ℃時，Fe(OH)₃的K_sp＝2．64×10^－39)
（4） 某研究小組欲用粗CuCl₂固體(含Fe^2＋)制備純凈的無水氯化銅固體。請補充完整由粗CuCl₂固體制備純凈的無水氯化銅固體的實驗步驟(可選用的試劑：蒸餾水、稀鹽酸、雙氧水溶液和氨水)：① 將粗CuCl₂固體溶于蒸餾水，滴入少量的稀鹽酸；② ________，過濾；③ 將濾液________，得到CuCl₂·2H₂O晶體；④ 將________，得到無水氯化銅固體。

Answer 1

（1） ① 增大反應物之間的接觸面積，使反應速率增大(其他合理答案均可)(2分)
② HNO₃和AgNO₃溶液(其合理答案均可)(2分)
（2） ① HClO₄(1分)　② 防止HClO₄、Cu(ClO₄)₂分解(2分)
（3） 2．64×10^－6 mol·L^－1(2分)
（4） ② 加入適量雙氧水溶液并充分混合，再加入適量氨水調節溶液pH至3．2～4．7(2分)
③ 加熱濃縮，冷卻結晶，過濾、(冰水)洗滌，干燥(2分)
④ CuCl₂·2H₂O晶體在HCl氣氛中加熱至質量不再變化為止(2分)

試題分析：（1）增大反應物之間的接觸面積，使反應速率增大；反應生成沉淀和氯化鈉，洗滌目的除去沉淀表面的氯化鈉等雜質，所以檢驗洗滌液中是否含有氯離子即可，用HNO₃和AgNO₃溶液檢驗；（2）HClO₄是易揮發的發煙液體，反應中揮發出形成白霧；產物和反應物HClO₄、Cu(ClO₄)₂均不穩定，反應溫度不宜過高防止它們分解；（3）K_sp＝c(Fe³⁺) c³(OH^－)=2．64×10^－39，c(Fe³⁺)=2．64×10^－6 mol·L^－1；（4）該操作時物質的提純，主要步驟是除去雜質，然后結晶，具體操作為先把亞鐵離子氧化為鐵離子，然后調節pH形成沉淀除去，再結晶得到CuCl₂·2H₂O晶體，由于CuCl₂水解加熱最終得到氧化銅，故需在氯化氫的氛圍中加熱除去結晶水。
但該題信息中沒有給出氯化氫試劑。