Question

某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）制备纯净的CuSO₄?5H₂O．
Ⅰ．取工业硫酸铜固体，用稀硫酸溶解，过滤．
Ⅱ．向滤液中滴加H₂O₂溶液，稍加热．
Ⅲ．向II的溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末至pH为3.9～4.1．
Ⅳ．加热煮沸，过滤，滤液用稀硫酸酸化至pH=1．
Ⅴ．加热浓缩、冷却结晶、过滤，得晶体．
已知部分阳离子生成氢氧化物的pH如下表：

物质	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀pH	2.7	7.6	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	6.7

（1）Ⅱ中发生反应的离子方程式是

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（2）Ⅱ中将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的目的是

将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，才能调节在pH为3.9～4.1时，只将Fe³⁺转化为沉淀除去，而不会使Cu²⁺转化为沉淀

．
（3）用K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）验证Ⅱ中Fe²⁺是否转化完全的现象是

若有蓝色沉淀生说，说明Fe²⁺没有完全转化；若没有蓝色沉淀生成，说明Fe²⁺已经完全转化

．
（4）Ⅲ中发生反应的离子方程式是

Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺

．
（5）应用化学平衡移动原理解释Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化”的原因

用稀硫酸酸化至PH=1，可以抑制Cu²⁺在加热过程中水解，以获得纯净的硫酸铜晶体

．

Answer 1

分析：（1）滴加H₂O₂能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去，且不引入杂质，据此书写方程式；
（2）滴加H₂O₂溶液，稍加热，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子便于除去，且不引入杂质，待反应完全后，慢慢加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5，根据题给离子沉淀的PH范围可知，目的是让三价铁离子完全沉淀，铜离子不沉淀；
（3）亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀；
（4）操作I中用稀硫酸溶解，所以Cu₂（OH）₂CO₃与酸反应，能与水解呈酸性的三价铁反应；
（5）为了抑制Cu²⁺在加热过程中水解，Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化．

解答：解：（1）滴加H₂O₂能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去，过氧化氢为氧化剂，二价铁为还原剂，所以反应为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）除去亚铁离子得到纯净的硫酸铜溶液，根据沉淀PH范围可知，应先把亚铁离子转化为三价铁离子，再控制PH，开始沉淀pH2.7，完全沉淀pH3.7，使之完全沉淀，所以滴加H₂O₂溶液目的是氧化亚铁离子为三价铁离子；慢慢加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5，目的是在pH=3.5时铜离子不沉淀，三价铁离子沉淀完全，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，才能调节在pH为3.9～4.1时，只将Fe³⁺转化为沉淀除去，而不会使Cu²⁺转化为沉淀；
（3）亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，这是亚铁离子的特征反应，验证Ⅱ中Fe²⁺是否转化完全的现象是滴加K₃[Fe（CN）₆]若有蓝色沉淀生说，说明Fe²⁺没有完全转化；若没有蓝色沉淀生成，说明Fe²⁺已经完全转化，
故答案为：若有蓝色沉淀生说，说明Fe²⁺没有完全转化；若没有蓝色沉淀生成，说明Fe²⁺已经完全转化；
（4）操作I中加硫酸，向II的溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末至pH为3.9～4.1，所以Cu₂（OH）₂CO₃和酸反应Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，三价铁离子水解呈酸性，所以3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺，
故答案为：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺；
（5）铜离子水解溶液呈酸性，加酸能抑制铜离子水解，所以Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化”目的抑制Cu²⁺在加热过程中水解，以获得纯净的硫酸铜晶体，
故答案为：用稀硫酸酸化至PH=1，可以抑制Cu²⁺在加热过程中水解，以获得纯净的硫酸铜晶体．

点评：本题考查了铜的化合物的性质、制备、提纯除杂，利用题给信息，应用难溶物质在不同PH溶液中沉淀的程度不同进行除杂分离的步骤和原理，同时考查了实验基本操作，题目难度中等．