Question

【題目】（1）在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質Fe2+。

①在提純時為了除去Fe2+，常加入合適的氧化劑，使Fe2+轉化為Fe3+，下列物質可作氧化劑的是__(填字母)。

A.KMnO4 B.H2O2 C.氯水 D.HNO3

②然后再加入適當物質調整溶液pH至4，使Fe3+轉化為Fe(OH)3，調整溶液pH可選用___(填字母)。

A.NaOH B.NH3·H2O C.CuO D.Cu(OH)2

（2）甲同學懷疑調整溶液pH至4是否能達到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的，乙同學認為可以通過計算確定，他查閱有關資料得到如下數據，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-38，Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20，通常殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時就被認定為沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3.0mol·L-1，則Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為__，Fe3+完全沉淀[即c(Fe3+)≤1.0×10-5mol·L-1]時溶液的pH為__，通過計算確定上述方案__(填“可行”或“不可行”)。

Answer 1

【答案】B CD 4 3 可行

【解析】

(1)加入合適的氧化劑，使Fe2+氧化為Fe3+，需要不能引入新的雜質；調整至溶液pH=4，使Fe3+轉化為Fe(OH)3，可以達到除去Fe3+而不損失CuSO4的目的，則加含銅元素的物質與氫離子反應促進鐵離子水解轉化為沉淀；

(2)依據氫氧化銅飽和溶液中溶度積常數計算溶液中的氫離子濃度計算Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH；結合氫氧化鐵溶度積和殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5molL-1時就認為沉淀完全，計算Fe(OH)3沉淀完全時的pH。

(1)①加入合適的氧化劑，使Fe2+氧化為Fe3+，但不能引入新的雜質，A、C、D中會引入雜質，只有過氧化氫的還原產物為水，不引入雜質，故只有B符合，故答案為：B；

②調整溶液至pH=4，使Fe3+轉化為Fe(OH)3，可以達到除去Fe3+而不損失CuSO4的目的，則加含銅元素的物質與氫離子反應促進鐵離子水解轉化為沉淀，則C、D均可，A、B能夠將銅離子也轉化為沉淀，不符合，故答案為：CD；

(2)Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20，溶液中CuSO4的濃度為3.0molL-1，c(Cu2+)=3.0molL-1，依據溶度積常數c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20；c2(OH-)==10-20；得到c(OH-)=10-10mol/L，依據水溶液中的離子積c(H+)×c(OH-)=10-14，則c(H+)=10-4mol/L，溶液pH=4，則Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為4；殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5molL-1時就認為沉淀完全，Fe(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-38，c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-38；c3(OH-)==1.0×10-33，則c(OH-)=1×10-11mol/L；水溶液中的離子積c(H+)×c(OH-)=10-14；c(H+)=1×10-3mol/L，則pH=3；通過計算可知pH=4能達到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的，則方案可行，故答案為：4；3；可行。