Question

銅電解精煉后的電解液含有多種雜質，工業(yè)上常除雜提純制備硫酸銅．除雜時，溶液中離子的濃度小于1.0×10^-5mol?L^-1，可認為該離子沉淀完全．Fe（OH）₃沉淀時，Sb³⁺、Bi³⁺形成SbOOH、BiOOH一起沉淀．某電解液中所含雜質離子如下表，除雜提純路線如圖．

離子	H+	AsO33-	Sb3+	Bi3+	Fe2+
c（mol?L-1）	1.0	3.6×10-3	2.4×10-4	1.0×10-4	2.0×10-3

已知：lg2=0.3；Ksp（FeAsO₄）=5.7×10^-21；K_a=5×10^-3

（1）加入H₂O₂的目的之一是將AsO₃^3-氧化為H₃AsO₄，其離子方程式是

 

；加入H₂O₂的另外一個目的是

 

；
（2）加入足量H₂O₂后相關物質氧化完全，溶液體積為1.2倍，則加硫酸鐵之前有沉淀生成嗎？簡單計算說明

 

；
（3）調節(jié)pH值用的物質A為

 

；
（4）某溫度下，物質A將溶液調節(jié)pH為3.3時，Fe³⁺沉淀完全，該溫度下K_w越為1×10^-14，則該溫度下Fe（OH）₃的K_sp約為

 

；
（5）操作B為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：電解液加入雙氧水氧化發(fā)生的反應為：AsO₃^3-+H₂O₂+3H⁺═H₃AsO₄+H₂O；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，再加入硫酸亞鐵生成沉淀FeAsO₄，過濾除去FeAsO₄沉淀，再加入物質A調節(jié)PH值使Fe³⁺、Sb³⁺、Bi³⁺形成Fe（OH）₃、SbOOH、BiOOH一起沉淀而除去，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體，
（1）根據以上分析，加入H₂O₂，其離子方程式AsO₃^3-+H₂O₂+3H⁺═H₃AsO₄+H₂O，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O根據反應進行分析；
（2）加入足量H₂O₂后相關物質氧化完全后，溶液體積為1.2倍，則溶液中三價鐵離子濃度為：

2.0×10 -3

1.2

mol?L^-1，AsO₄^3-的濃度為：

3.6×10 -3

1.2

=3×10^-3mol?L^-1，則Qc=

2.0×10 -3

1.2

×3×10^-3=5×10^-6＞Ksp（FeAsO₄）=5.7×10^-21，所以加硫酸鐵之前有沉淀生成；
（3）為了不引入新的雜質，則調節(jié)pH值用的物質A又能消耗氫離子分析；
（4）Fe（OH）₃的K_sp=C（Fe³⁺）×C（OH^-）³進行計算；
（5）根據以上分析，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體；

解答： 解：電解液加入雙氧水氧化發(fā)生的反應為：AsO₃^3-+H₂O₂+3H⁺═H₃AsO₄+H₂O；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，再加入硫酸亞鐵生成沉淀FeAsO₄，過濾除去FeAsO₄沉淀，再加入物質A調節(jié)PH值使Fe³⁺、Sb³⁺、Bi³⁺形成Fe（OH）₃、SbOOH、BiOOH一起沉淀而除去，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體；
（1）根據以上分析，加入H₂O₂的目的將AsO₃^3-氧化為H₃AsO₄，其離子方程式AsO₃^3-+H₂O₂+3H⁺═H₃AsO₄+H₂O，加入H₂O₂的另外一個目的是將二價鐵氧化成三價鐵；
故答案為：AsO₃^3-+H₂O₂+3H⁺═H₃AsO₄+H₂O，將二價鐵氧化成三價鐵；
（2）加入足量H₂O₂后相關物質氧化完全后，溶液體積為1.2倍，則溶液中三價鐵離子濃度為：

2.0×10 -3

1.2

mol?L^-1，AsO₄^3-的濃度為：

3.6×10 -3

1.2

=3×10^-3mol?L^-1，則Qc=

2.0×10 -3

1.2

×3×10^-3=5×10^-6＞Ksp（FeAsO₄）=5.7×10^-21，所以加硫酸鐵之前有沉淀生成，
故答案為：有；

2.0×10 -3

1.2

×3×10^-3=5×10^-6＞Ksp（FeAsO₄）=5.7×10^-21，有FeAsO₄沉淀生成；
（3）為了不引入新的雜質，則調節(jié)pH值用的物質A又能消耗氫離子，所以為CuO或者CuCO₃，故答案為：CuO或者CuCO₃；
（4）Fe（OH）₃的K_sp=C（Fe³⁺）×C（OH^-）³=1.0×10^-5×（10^-10.7）³=10^-37.1，故答案為：10^-37.1；
（5）根據以上分析，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；

點評：考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫離子方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力．