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【题目】1)在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+

①在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适的氧化剂,使Fe2+转化为Fe3+,下列物质可作氧化剂的是__(填字母)

A.KMnO4 B.H2O2 C.氯水 D.HNO3

②然后再加入适当物质调整溶液pH4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,调整溶液pH可选用___(填字母)

A.NaOH B.NH3·H2O C.CuO D.Cu(OH)2

2)甲同学怀疑调整溶液pH4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=1.0×10-38Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时就被认定为沉淀完全,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__Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤1.0×10-5mol·L-1]时溶液的pH__,通过计算确定上述方案__(可行不可行”)

【答案】B CD 4 3 可行

【解析】

(1)加入合适的氧化剂,使Fe2+氧化为Fe3+,需要不能引入新的杂质;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,则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀;

(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Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH;结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5molL-1时就认为沉淀完全,计算Fe(OH)3沉淀完全时的pH

(1)①加入合适的氧化剂,使Fe2+氧化为Fe3+,但不能引入新的杂质,ACD中会引入杂质,只有过氧化氢的还原产物为水,不引入杂质,故只有B符合,故答案为:B

②调整溶液至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,则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀,则CD均可,AB能够将铜离子也转化为沉淀,不符合,故答案为:CD

(2)Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,溶液中CuSO4的浓度为3.0molL-1c(Cu2+)=3.0molL-1,依据溶度积常数c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20c2(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,则c(H+)=10-4mol/L,溶液pH=4,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH4;残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5molL-1时就认为沉淀完全,Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-38c3(OH-)==1.0×10-33,则c(OH-)=1×10-11mol/L;水溶液中的离子积c(H+)×c(OH-)=10-14c(H+)=1×10-3mol/L,则pH=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:43;可行。

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