化学实验方案设计典例分析
发布:佚名 时间:2010-2-21 13:12:00 来源:京翰教育中心 录入:杨 人气:934
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金属离子
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pH
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开始沉淀
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完全沉淀
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Fe2+
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7.6
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9.6
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Cu2+
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4.4
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6.4
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Fe3+
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2.7
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3.7
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化学合作小组的同学请设计了如下两个实验方案：
方案Ⅰ
方案Ⅱ
请你参与以下问题讨论：
（1）方案Ⅰ中，调pH的Y （填“能”或“不能”）用NaOH溶液，pH调节的范
围是大于 而小于 ；X的名称是 。
（2）方案Ⅱ中，氧化剂X的化学式可以是 或 ；调pH的Y是 ；
pH调节的范围是大于 而小于 。
（3）从原子利用率的角度来看，你认为方案Ⅰ中的Y最好选用 。从环保的角度来看，方案Ⅱ中的X最好选用 。
分析：溶液Ⅰ中除了有CuCl2外，还有FeCl2杂质，据查阅到的相关材料中的有关数据，可通过形成金属氢氧化物沉淀来实现分离与提纯。
方案Ⅰ，它是将溶液pH调至大于6.4而小于7.6，Fe2+不沉淀，使Cu2+转化为氢氧化铜沉淀，经洗涤，再加入浓盐酸得CuCl2溶液，然后，结晶过滤得CuCl2·2H2O晶体。
方案Ⅱ，它是先加入氧化剂X，将FeCl2氧化为 FeCl3，为了不引入杂质，氧化剂要用H2O2或Cl2；加入Y的目的是调溶液的pH，为了不引入杂质，Y可以是CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3， 将溶液的pH调节到3.7～4.3之间，从而形成Fe(OH)3沉淀，而CuCl2不形成沉淀。然后，结晶过滤得CuCl2·2H2O晶体。从环保的角度看氧化剂用H2O2，H2O2是绿色氧化剂。方案Ⅰ的Y最好选用CuO，CuCO3、Cu2(OH)2CO3与酸反应产生CO2，不能进入目标产物，原子利用率不高。
答案：（1）能。6.4；7.6；浓盐酸。
（2）Cl2；H2O2；CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3；3.7；4.4。
（3）CuO；H2O2。
评价：通过调节溶液的pH，形成金属氢氧化物沉淀，也可以实现溶液中金属离子的分离。上述两方案都可以实现目标产物的制备，都是合理方案。物质的制备中所用试剂也要考虑到经济、环保和原子利用率。
三、物质性质实验方案的设计
溶液中有多种存在微粒，在溶液中的一个化学反应的发生，到底是哪一种微粒的作用，
我们就必须通过实验来探究各种不同情况下的现象，最终得出结论。
例4．氧化铜是一种黑色固体，可溶于稀硫酸。某同学想知道是稀硫酸中的哪种粒子（H2O、H+、SO42-）能使氧化铜溶解。请你和他一起通过如图Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个实验完成探究活动。