Question

（12分）孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。某工廠以孔雀石為主要原料制備 CuSO₄·5H₂O及納米材料G，主要步驟如下：

已知該條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Fe³⁺、Fe²⁺、Cu^{2 +}生成沉淀的pH 分別如下：

物質(zhì)	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在相同溫度時(shí)溶度積的相對(duì)大�。篕sp[Fe(OH)₂]______(填“>”或“<”)Ksp[Cu(OH)₂]。
（2）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。試劑①是一種氧化劑，目的是氧化_____________（填離子符號(hào)）。該工廠選用試劑①最好為下列中的         （填代號(hào)）。
a.  Na₂O₂  b. H₂O₂   c. Cl₂          d. KSCN
（3）根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)采取的措施是溶液溫度控制在_______℃，pH控制在________，氧化時(shí)間為________小時(shí)左右。

（4）向溶液B中加入試劑②的化學(xué)式為_______，操作Ⅰ的名稱是_________。
（5）欲測(cè)定溶液A中Fe²⁺的濃度，可用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，反應(yīng)中MnO₄^-被還原為Mn²⁺，則該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________。取A溶液20.00 mL，用去0.0240 mol/L KMnO₄溶液16.00 mL時(shí)恰好達(dá)到滴定終點(diǎn)，則A溶液中Fe²⁺濃度為                。

Answer 1

（12分）⑴  >（1分）   (2) Fe²⁺�。�1分）b （1分）
（3） 80    1.5    4 （3分）    （4）CuO（1分） 過(guò)濾（1分）
（5）MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O  （2分） 0.096mol/L （2分）

解析（1）由表格數(shù)據(jù)可看出，Cu²⁺、Fe²⁺開始沉淀的PH分別為4.7、7.6，即Cu²⁺所需OH^—的濃度小，由Ksp定義式可知Ksp[Cu(OH)₂]相對(duì)較小。
（2）要制備硫酸銅，則必須出去鐵離子和亞鐵離子。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知要通過(guò)沉淀法直接出去亞鐵離子，則銅離子也將被同時(shí)除去，所以應(yīng)該把亞鐵離子氧化生成鐵離子，然后再通過(guò)沉淀法出鐵離子。因?yàn)楫?dāng)氫氧化鐵完全沉淀后，銅離子還留在溶液中。所選擇的氧化劑不能再引入新的雜質(zhì)，所以應(yīng)該選擇綠色氧化劑雙氧水。
（3）根據(jù)圖像可知，在80℃pH等于1.5時(shí)轉(zhuǎn)化率最高，所以應(yīng)該控制的條件就是溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時(shí)間為4小時(shí)左右。
（4）要得到氫氧化鐵沉淀，就有增大溶液的pH，同時(shí)還不能引入雜質(zhì)，所以可選擇氧化銅。要分離固液混合物，需要過(guò)濾。
（5）參加反應(yīng)的高錳酸鉀是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高錳酸鉀氧化亞鐵離子的方程式為MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺="==" Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O，所以消耗的亞鐵離子為0.000384mol×5＝0.00192mol，所以濃度為