题目内容
【题目】下图是利用废铜屑(含杂质铁)制备胆矾(硫酸铜晶体)的流程。
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.5 | 4.4 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.7 | 6.7 |
请回答:
(1)溶液B中含有的阳离子有____________________(填离子符号)。
(2)下列物质中最适宜做氧化剂X的是__________(填字母)。
a.NaClO b.H2O2 c.KMnO4
(3)加入试剂①是为了调节pH,要调整pH范围是_____________,则试剂①可以选择______________(填化学式)。
(4)沉淀D加入盐酸和铁粉,可以制得FeCl2溶液,实验室保存FeCl2溶液,需加入过量的铁粉,其原因是____________________________________(用离子方程式表示)。
(5)溶液E经过操作①可得到胆矾,操作①为________________________、过滤、洗涤。
(6)已知溶液中c(Cu2+)与pH的关系为lgc(Cu2+)=8.6-2pH,若溶液中c(Cu2+)为1mol/L,此时溶液中的Fe3+能否沉淀完全:___________(填“能”或“否”) 。
【答案】Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+ b 3.7 ~4.4 CuO【或Cu(OH)2或CuCO3】 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 蒸发浓缩、冷却结晶 能
【解析】
灼烧废铜屑,Cu反应生成CuO、Fe被氧化生成Fe3O4,A的成分为CuO、Fe3O4,A与足量稀硫酸反应生成CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3,B中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和稀硫酸,加入氧化剂X得到溶液C,X能氧化亚铁离子生成铁离子但是不能引进新的杂质,则X为H2O2,加入试剂①是为了调节pH,加入的物质能和氢离子反应但是不能引进新的杂质,过滤得到的沉淀D为Fe(OH)3,溶液E为CuSO4,从溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾,据此解答。
(1)A中含有CuO、Fe3O4,A和稀硫酸反应且稀硫酸过量导致溶液B中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和稀硫酸,所以B中含有阳离子为Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+;
(2)氧化剂X能氧化亚铁离子生成铁离子且不能引进新的杂质,双氧水被还原为水,不引进新的杂质,但是次氯酸钠和高锰酸钾溶液能引进新的杂质,所以选双氧水,故答案为b;
(3)加入试剂①是为了调节pH,试剂①能和氢离子反应且不能引进新的杂质,该试剂为CuO或Cu(OH)2或CuCO3,由于是沉淀铁离子,而不沉淀铜离子,所以根据表中数据可知要调整pH范围是3.7~4.4;
(4)亚铁离子不稳定,易被空气氧化生成铁离子,因此实验室保存FeCl2溶液,需加入过量的铁粉,反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(5)溶液E为硫酸铜,硫酸铜溶液经过操作①可得到胆矾,由于硫酸铜易溶于水,则操作①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;
(6)已知溶液中c(Cu2+)与pH的关系为lgc(Cu2+)=8.6-2pH,若溶液中c(Cu2+)为1mol/L,则此时溶液的pH=(8.6-lg1)÷2=4.3>3.7,所以溶液中的Fe3+能沉淀完全。
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