Question

某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，取该矿样为原料生产CuC1₂·2H₂O晶体。

已知：常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。

金属离子	氢氧化物开始沉淀的pH	氢氧化物沉淀完全的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

 
回答下列问题：
（1）步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中，可使用常见化学物质利用右图所示装置制取氧气，试写出熟悉的符合上述条件的两个化学方程式：______、______

（2）培烧产生的尾气中含有的一种气体是形成酸雨的污染物，若将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：______、______
（3）步骤②酸浸过程中，需要用到3mol·L^-1的盐酸100mL，配制该盐酸溶液时，除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的仪器有_________
（4）步骤④加入物质X的目的是_____，物质X可以选用下列物质中的_____。
A．氢氧化钠     B．稀盐酸    C．氨水      D．氧化铜
（5）当溶液中金属离子浓度低于1×10^-5 mol·L^-1时，认为该金属离子沉淀完全，则K_sp[Fe(OH)₂]= _____。

Answer 1

（1）2H₂O₂2H₂O + O₂ ↑，2Na₂O₂ + 2H₂O =" 4NaOH" + O₂ ↑。
（2）2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，2(NH₄)₂SO₃+O₂=2(NH₄)₂SO₄，2NH₄HSO₃+O₂=2NH₄HSO₄
（3）100 mL容量瓶、量筒
（4）调控溶液的pH，使Fe³⁺以Fe(OH)₃沉淀的形式析出 ；  D
（5）1×10^-15

试题分析：（1）该装置是固液不加热制气体的装置，可用该装置制备氧气的反应有H₂O₂和MnO₂及Na₂O₂和H₂O。
（2）尾气中含有SO₂气体，通入氨水中后，SO₂可与氨水反应生成(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃，SO₃^2-易被氧化为SO₄^2-。
（3）配制一定物质的量浓度盐酸溶液时，是将浓盐酸稀释为稀盐酸，因此还需要的玻璃仪器有容量瓶和量筒。
（4）步骤④加入X物质是为了调节溶液的pH，除去Fe³⁺。为防止引入杂质及Cu²⁺沉淀，应选用CuO。
（5）Fe²⁺完全沉淀时pH=9，则溶液中的c(OH^-)=1×10^-5mol·L^-1，则K_sp=c(Fe²⁺)·c²(OH^-)=1×10^-5×(1×10^-5)²=1×10^-15。