Question

CuSO₄是一种重要的化工原料
（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

B

．（用符号表示，下同）
A．KMnO₄   　  B．双氧水 　　     C．氯水        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

．
A．NaOH        B．氨水            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K_sp=8.0×10^-38，Cu（OH）₂的溶度积K_sp=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

，Fe³⁺完全沉淀时溶液的pH为

3.3

，通过计算确定上述方案

可行

（填“可行”或“不可行”）．
（3）硫酸铜晶体的溶解度虽大，但溶解过程较慢，实验室常用热水配制以加快溶解速率，但常常会产生浑浊，请用文字简要说明原因

Cu²⁺水解产生Cu（OH）₂是吸热反应，加热促进水解，故产生浑浊

，如何才能用热水配制出澄清的较浓的CuSO₄溶液

应加入少量H₂SO₄

．

Answer 1

分析：（1）根据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，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）根据盐类的水解是吸热过程以及升温对平衡的影响来解答；根据生成物浓度对水解平衡的影响来解答．

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K_sp=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^-）=

3×10-20

3.0

=10^-22；得到c（OH^-）=10^-10mol/L，依据水溶液中的离子积c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；求的c（H⁺）=10^-4mol/L，溶液pH=4，则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K_sp=8.0×10^-38，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-38；c³（OH^-）=

8.0×10-38

1×10-5

=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）因Cu²⁺水解产生Cu（OH）₂，该反应是吸热反应，加热促进水解，故产生浑浊；硫酸浓度增大，平衡逆向移动，能得到澄清的较浓的CuSO₄溶液，
故答案为：Cu²⁺水解产生Cu（OH）₂是吸热反应，加热促进水解，故产生浑浊；应加入少量H₂SO₄．

点评：本题考查了沉淀转化的原理应用，除杂的原理应用，主要是溶解沉淀的转化关系的分析应用和计算，题目难度中等．