Question

（10分）以下是某實驗小組用工業(yè)硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))進(jìn)行提純實驗，得到純凈硫酸銅晶體的流程：（已知數(shù)據(jù)：lg2=0.3；lg5=0.7）

請回答下列問題：

（1）①步驟I的目的是除不溶性雜質(zhì)。操作是 。

②步驟Ⅱ是為了除去Fe2+，常加入氧化劑使Fe2+氧化為Fe3+，下列物質(zhì)最適合的是________。

A．KMnO4 B．H2O2 C．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

（2）已知常溫下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1×10-5 mol·L-1時就認(rèn)為沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1，分別寫出Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH=________并寫出步驟Ⅱ調(diào)節(jié)溶液pH的合理范圍______。

Answer 1

（1）①加適量水溶解，攪拌，過濾；②B、 C （2） 4 Cu2+開始沉淀時c(OH-)=[KSP/c(Cu2+)]1/2=(3.0×10-20/3.0)1/2=10-10 mol·L－1 c(H+)=10-4 mol·L－1

pH=-lg c(H+)= 4

Fe3+完全沉淀時的c(OH-)=[KSP/c(Fe2+)]1/3=[8.0×10-38/(1.0×10-5)] 1/3=2.0×10-11 mol·L－1

c(H+)=5.0×10-4 mol·L－1 pH=-lg c(H+)=-lg(5.0×10-4) =3.3所以溶液的pH應(yīng)調(diào)節(jié)在3.3到4之間

【解析】

試題分析：（1）硫酸銅中含硫酸亞鐵等雜質(zhì)，①步驟I的目的是除不溶性雜質(zhì)，則應(yīng)先溶解再過濾，則操作是加適量水溶解，攪拌，過濾；②H2O2可以將Fe2＋氧化成Fe3＋,自身還原為H2O且不會引入雜質(zhì)，所以該氧化劑最適合的是B，除去Cu2＋中的Fe3＋，根據(jù)Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H＋,加入能與H＋反應(yīng)的物質(zhì)且不引入雜質(zhì)，該物質(zhì)可以是Cu、CuO、CuCO3 、Cu2(OH)2CO3；選C。

（2）Cu2+開始沉淀時c(OH-)=[KSP/c(Cu2+)]1/2=(3.0×10-20/3.0)1/2=10-10 mol·L－1 c(H+)=10-4 mol·L－1 pH=-lg c(H+)= 4 ；Fe3+完全沉淀時的c(OH-)=[KSP/c(Fe2+)]1/3=[8.0×10-38/(1.0×10-5)] 1/3=2.0×10-11 mol·L－1 c(H+)=5.0×10-4 mol·L－1 pH=-lg c(H+)=-lg(5.0×10-4) =3.3所以溶液的pH應(yīng)調(diào)節(jié)在3.3到4之間。

考點：考查物質(zhì)的分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用。