Question

【題目】（1）現用氯化銅晶體（CuCl2·2H2O，含少量FeCl2雜質）制取純凈的CuCl2·2H2O，先將其制成水溶液，后按如圖步驟進行提純：

已知：相關物質的溶度積常數見下表:

物質	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2
Ksp	2.0×10ˉ20	1.0×10ˉ38	1.64×10ˉ14

請回答下列問題：

①請從下列物質中選出第一步中需加入的X（__________）

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4 d．HNO3

②溶液Ⅱ中含有少量的Fe3＋，如何檢驗該離子的存在：_____________________________。

③若此時溶液中的c（Cu2＋)=0.02mol/L，為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體,可加入CuO固體，使溶液中的Fe3＋完全轉化為Fe(OH)3沉淀且不沉淀Cu2＋，調節pH的范圍是_______。（通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于或等于1×10ˉ5 mol/L時就認為沉淀完全）。

④由溶液Ⅲ得到CuCl2·2H2O晶體的操作是___________________________________。

（2）鎘鎳可充電電池在現代生活中有廣泛應用，它的充、放電反應按下式進行：Cd+2NiO(OH)+H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2

回答下列問題：

①放電時，金屬Cd作_______極；

②充電時的陽極電極反應式為_____________________________________________。

③充電時，當電路中通過0.2moleˉ，陰極質量將_______（填“增加”、“減少”）___g。

Answer 1

【答案】b 取少量溶液Ⅱ，滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變成血紅色，則證明有Fe3＋。 3≤pH＜5（不可以等于5） 在HCl氣流中蒸發濃縮，冷卻結晶 負 Ni(OH)2－e－+ OH－= NiO(OH)+ H2O 減少 3.4

【解析】

（1）①從整個流程分析，加入X是為了將Fe2+氧化成Fe3+，所給四種物質均能實現這一目的，但是NaClO將在溶液中引入Na+雜質，KMnO4將在溶液中引入K+和Mn2+等雜質，HNO3將在溶液中引入NO3-，而且產生的氮的氧化物會引起環境污染，所以選用“綠色”氧化劑H2O2，其還原產物為水。②檢驗Fe3+，先是取樣，然后加KSCN溶液，進行檢驗。所以答案為：“取少量溶液Ⅱ，滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變成血紅色，則證明有Fe3＋”。③調節pH的目的是使溶液中的Fe3＋完全轉化為Fe(OH)3沉淀且不沉淀Cu2＋。Fe3＋完全轉化為Fe(OH)3沉淀，殘留在溶液中的Fe3+濃度小于或等于1×10ˉ5mol/L ，以代入Ksp計算得c(OH-)大于或等于10-11，即3≤pH；根據Cu(OH)2的Ksp，將c（Cu2＋)=0.02mol/L代入求得c(OH-)=10-9，所以要控制pH<5；所以控制pH的范圍是3≤pH＜5；所以答案為：3≤pH＜5；④因CuCl2 加熱時水解平衡CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl會右移，因此在蒸發時要通入HCl氣流。所以正確的答案為：在HCl氣流中蒸發濃縮，冷卻結晶；（2）①放電時，所給式子從左往右看，此時Cd的化合價升高，所以Cd作負極；②充電時，所給式子從右往左看，陽極發生的氧化反應，其對應的電極反應式為：Ni(OH)2－e-+OH-= NiO(OH)+ H2O；所以正確答案是：Ni(OH)2－e－+OH－= NiO(OH)+ H2O；③充電時陰極發生反應：Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，陰極質量要減小，減少的質量即是生成的OH-的質量。此時得電子的物質的量與OH-的物質的量相等，所以生成的OH-的物質的量也是0.2mol，其質量為3.4g。