Question

【題目】（10分）（1）在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質(zhì)Fe2+。在提純時(shí)為了除去Fe2+，常加入合適氧化劑，使Fe2+氧化為Fe3+，下列物質(zhì)可采用的是________。

A. KMnO4B. H2O2C. Cl2水 D. HNO3

然后再加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整至溶液pH=4，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，可以達(dá)到除去Fe3+而不損失CuSO4的目的，調(diào)整溶液pH可選用下列中的________。

A. NaOH B. NH3·H2O C. CuO D. Cu(OH)2

（2）甲同學(xué)懷疑調(diào)整至溶液pH=4是否能達(dá)到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的，乙同學(xué)認(rèn)為可以通過(guò)計(jì)算確定，他查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol·L-1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1，則Cu(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為________，Fe3+完全沉淀時(shí)溶液的pH為________，通過(guò)計(jì)算確定上述方案________（填“可行”或“不可行”）。

Answer 1

【答案】（1）B CD　（2）4 3.3 可行

【解析】（1）本題中將亞鐵離子氧化為鐵離子的最好試劑是過(guò)氧化氫，因?yàn)檫^(guò)氧化氫做氧化劑的還原產(chǎn)物是水，這樣不會(huì)引入雜質(zhì)。而其他選項(xiàng)都會(huì)引入之前溶液中不存在的元素，例如：K、Mn、Cl、N等，所以答案為B。加入物質(zhì)的目的是為了提高溶液pH，所以應(yīng)該加入可以與酸反應(yīng)的物質(zhì)。但是只需要調(diào)節(jié)pH至3.8，所以不需要太強(qiáng)的堿。另外，也要保證在此過(guò)程中不引入雜質(zhì)。氫氧化鈉堿性太強(qiáng)，而且氫氧化鈉和氨水都會(huì)引入雜質(zhì)。所以答案為CD。

（2）開(kāi)始沉淀的要求是QC大于KSP，即QC = c(Cu2+)×c2(OH-) = 3.0 × c2(OH-)＞Ksp=3.0×10-20，CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1，所以c(OH-)=1.0×10-10 mol·L-1，pH=4。當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)，應(yīng)該認(rèn)為鐵離子的濃度為1×10-5 mol·L-1，此時(shí)該溶液是氫氧化鐵的飽和溶液，所以Qc=KSP。即QC = c(Fe3+)×c3(OH-) = Ksp=8.0×10-38，因?yàn)?/span>c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1，所以c(OH-)=2.0×10-11 mol·L-1，由水的離子積得到c(H+)=5.0×10-4 mol·L-1，對(duì)5.0×10-4 mol·L-1取負(fù)對(duì)數(shù)得到。經(jīng)過(guò)上述計(jì)算得到：鐵離子完全沉淀時(shí)，銅離子還沒(méi)有開(kāi)始沉淀，所以方案可行。