Question

【题目】结合下表回答下列问题：

物质	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
溶度积/25 ℃	8.0×10－16	2.2×10－20	4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围	≥9.6	≥6.4	3～4

现有某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl2，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，按如图步骤进行提纯：

（1）最适合作氧化剂X的是_________(填字母)，加入X的目的是____________________________________。

A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4

加入的物质Y是____________(填化学式)，调至溶液pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝____________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2·2H2O晶体。

（2）在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是______________________________________________________。

（3）含Cr2O的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10－3 mol·L－1的Cr2O，为了使废水的排放达标，进行如下处理：

①绿矾化学式为FeSO4·7H2O，反应（I）的离子方程式为________________________________；

②若处理后的废水中c(Cr3＋)=3.0×10－6 mol·L－1，则废水中c(Fe3＋)= _________ mol·L－1。（Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH) 3]＝6.0×10－31）

Answer 1

【答案】 C 将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀与Cu2＋分离 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3均可以 4．0×10－8mol·L－1 在HCl气流中加热CuCl2·2H2O晶体 Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 2.0×10－13

【解析】本题考查工业流程、Ksp的计算。（1）根据相关物质的溶度积常数，Fe(OH)3的溶度积最小，为了除去CuCl2溶液中含有少量的FeCl2，需要把Fe2＋氧化为Fe3＋，最适合作氧化剂X的是H2O2。为了调至溶液pH＝4，又不引入新杂质加入的物质Y是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3，使溶液中的Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝

= 4．0×10－8mol·L－1；（2）在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体时，因为CuCl2强酸弱碱盐，所以Cu2+会发生水解，故得不到纯的无水CuCl2，所以由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2必须在加热过程中抑制其水解，所以应该再干燥的HCl气流中加热；（3）①根据流程可知，Cr2O72-将Fe2+氧化为Fe3+，自身还原为Cr3+，根据得失电子守恒配平：Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；②根据Ksp[Cr(OH)3]＝c((Cr3＋)c(OH-)3，所以c(OH-)3=6.0×10－31/3.0×10－6=2.0×10-25，在结合 Ksp[Fe(OH)3]＝c((Fe3＋)c(OH-)3，c(Fe3＋)=2.0×10－13。

点睛: 沉淀溶解平衡知识常用于物质的分离与提纯，往往结合化工生产、实验流程考查物质的分离提纯，此类试题综合性强，思维有深度。解答此类问题要灵活应用生成沉淀的反应条件，溶度积常数在图像中的定量描述，学会利用溶度积计算未知离子浓度，利用溶度积规则判断沉淀的生成与否，学会分析化工流程，抓住实验目的和实验步骤，综合应用氧化还原反应、化学平衡、基本实验操作等知识，学会获取信息表、数据等)和加工信息，用以解决化学问题。