题目内容
(1)在粗制CuSO4?5H2O晶体中常含有杂质Fe2+.在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适氧化剂,使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质可采用的是
A.KMnO4 B.H2O2 C.Cl2 水 D.HNO3
然后再加入适当物质调整至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的,调整溶液pH可选用下列中的
A.NaOH B.NH3?H2O C.CuO D.Cu(OH)2
(2)甲同学怀疑调整至溶液pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积 Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0mol?L-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为
(3)25℃,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是
mol?L-1.(NH3?H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5 mol?L-1)
B
B
.A.KMnO4 B.H2O2 C.Cl2 水 D.HNO3
然后再加入适当物质调整至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的,调整溶液pH可选用下列中的
CD
CD
.A.NaOH B.NH3?H2O C.CuO D.Cu(OH)2
(2)甲同学怀疑调整至溶液pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积 Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0mol?L-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为
4
4
,Fe3+完全沉淀时溶液的pH为3.3
3.3
,通过计算确定上述方案可行
可行
(填“可行”或“不可行”).(3)25℃,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是
NH4++H2O?NH3?H2O+H+
NH4++H2O?NH3?H2O+H+
(用离子方程式表示).向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将逆向
逆向
(填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为a |
200 |
a |
200 |
分析:(1)根据除杂质至少要满足两个条件:加入的试剂只能与杂质反应,不能与原物质反应;反应后不能引入新的杂质,调整溶液的pH时,加入的物质不能引进新的杂质粒子.以此来解答;
(2)依据氢氧化铜饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢离子浓度计算PH;结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全;
(3)写成铵离子水解方程式;根据平衡移动原理判断;根据氨水电离平衡常数表达式计算.
(2)依据氢氧化铜饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢离子浓度计算PH;结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全;
(3)写成铵离子水解方程式;根据平衡移动原理判断;根据氨水电离平衡常数表达式计算.
解答:解:(1)除杂质至少要满足两个条件:①加入的试剂只能与杂质反应,不能与原物质反应;②反应后不能引入新的杂质,四个选项中,只有双氧水氧化后生成水,双氧水受热见光易分解,没有多余杂质;调整溶液的pH时,加入的物质不能引进新的杂质粒子,氢氧化钠中含有钠离子,氨水反应后生成铵根离子,所以氢氧化钠和氨水能引进新的杂质离子,CuO粉末、Cu(OH)2悬浊液反应后生成铜离子和水而不引进新的杂质离子,故选CD.
故答案为:B;CD;
(2)Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,溶液中CuSO4的浓度为3.0mol?L-1,c(Cu2+)=3.0mol?L-1;依据溶度积常数c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20 ;c2(OH-)=
=10-20;得到c(OH-)=10-10mol/L,依据水溶液中的离子积c(H+)×c(OH-)=10-14,c(H+)=10-4mol/L,溶液pH=4,即Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为4;
残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全,Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,c(Fe3+)×c3(OH-)=8.0×10-38;c3(OH-)=
=8.0×10-33;求的c(OH-)=2×10-11mol/L;水溶液中的离子积c(H+)×c(OH-)=10-14,c(H+)=5×10-4mol/L,则pH=3.3;通过计算可知,pH=4能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,则方案可行,
故答案为:4;3.3;可行;
(3)铵离子水解的方程式是:NH4++H2O?NH3?H2O+H+;向硝酸铵中滴加氨水,溶液中氨水浓度增大,铵离子电离平衡向着逆向移动;氨水电离平衡常数表达式:Kb=2×10-5 mol?L-1=
=
mol?L-1,解得b=
,
故答案是:NH4++H2O?NH3?H2O+H+; 逆向;
.
故答案为:B;CD;
(2)Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,溶液中CuSO4的浓度为3.0mol?L-1,c(Cu2+)=3.0mol?L-1;依据溶度积常数c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20 ;c2(OH-)=
3.0×10-20 |
3.0 |
残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全,Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,c(Fe3+)×c3(OH-)=8.0×10-38;c3(OH-)=
8.0×10-38 |
1×10-5 |
故答案为:4;3.3;可行;
(3)铵离子水解的方程式是:NH4++H2O?NH3?H2O+H+;向硝酸铵中滴加氨水,溶液中氨水浓度增大,铵离子电离平衡向着逆向移动;氨水电离平衡常数表达式:Kb=2×10-5 mol?L-1=
c(NH4+)?c(OH-) |
c(NH3?H2O) |
a×10-7 |
b |
a |
200 |
故答案是:NH4++H2O?NH3?H2O+H+; 逆向;
a |
200 |
点评:本题考查了铁离子和亚铁离子的转换,涉及题量稍大,需要认真分析题中信息和要求,联系所学知识进行处理,本题难度中等.
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