解题思路:①的滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子,加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入Y调节溶液的pH,将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,得到的溶液乙为氯化铜溶液,然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体,
(1)依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体,需要除去亚铁离子,加入的X为氧化剂,但不能引入新的杂质,据此判断X;双氧水与亚铁离子发生氧化还原反应生成 铁离子和水;
(2)Y物质应调节溶液的酸性,调节溶液PH时铁离子全部沉淀,铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子;
(3)根据制备流程可知,溶液乙为氯化铜溶液,氯化铜水溶液蒸发浓缩,铜离子水解,所以在对溶液乙蒸发结晶时需要在氯化氢气流中蒸发析出晶体;
(4)Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,沉淀向着更难溶的物质转化.
根据题中信息可知,①的滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子,加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入Y调节溶液的pH,将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,得到的溶液乙为氯化铜溶液,然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体,
(1)依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体,需要除去亚铁离子,加入的X为氧化剂,但不能引入新的杂质,过氧化氢具有强氧化性,且反应后生成水,则过氧化氢为最佳试剂;过氧化氢与亚铁离子反应的离子方程式为:2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O,
故答案为:H2O2; H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
(2)Y物质应调节溶液的酸性,调节溶液PH时铁离子全部沉淀,铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子,实验需要加入和酸反应的固体物质,如CuO或Cu(OH)2、CuCO3;铜和氢离子不反应,不能调节pH,氢氧化钠会引进新的杂质离子,则Y物质不能选用氢氧化钠,所以②③正确,
故答案为:②③;
(3)乙溶液为氯化铜溶液,氯化铜水溶液蒸发浓缩,铜离子水解,CuCl2+H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,生成的氯化氢挥发,加热促进水解正向进行,得到氢氧化铜,灼烧后得到的固体为CuO,所以实验需要在氯化氢气流中蒸发,抑制水解反应进行,待出现固体时,冷却结晶得到氯化铜晶体,
故答案为:持续通入HCl气体并不断搅拌,且溶液不能蒸干;
(4)氯化铜容液会和氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq)+2OH-(aq),滴入的FeCl3溶液电离的Fe3+与溶解平衡产生的OH-反应生成溶度积更小(或更难溶)的Fe(OH)3,所以蓝色沉淀转化为红褐色的沉淀,由于Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,使Cu(OH)2的溶解平衡继续向右移动,直至Cu(OH)2全部转化为Fe(OH)3沉淀,
故答案为:蓝色沉淀转变为红褐色沉淀;因为开始生成的蓝色沉淀Cu(OH)2存在溶解平衡Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq)+2OH-(aq),滴入的FeCl3溶液电离的Fe3+与溶解平衡产生的OH-反应生成溶度积更小(或更难溶)的Fe(OH)3,使Cu(OH)2的溶解平衡继续向右移动,直至Cu(OH)2全部转化为Fe(OH)3沉淀.
点评:
本题考点: 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;性质实验方案的设计.
考点点评: 本题考查了物质制备实验方案的设计、物质的分离与提纯方法综合应用,题目难度中等,明确制备流程及反应原理为解答关键,需要注意除杂不能引入新的杂质,试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力.