Question

【题目】（10分）（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________。

A. KMnO4B. H2O2C. Cl2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________。

A. NaOH B. NH3·H2O 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Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为________，Fe3+完全沉淀时溶液的pH为________，通过计算确定上述方案________（填“可行”或“不可行”）。

Answer 1

【答案】（1）B CD　（2）4 3.3 可行

【解析】（1）本题中将亚铁离子氧化为铁离子的最好试剂是过氧化氢，因为过氧化氢做氧化剂的还原产物是水，这样不会引入杂质。而其他选项都会引入之前溶液中不存在的元素，例如：K、Mn、Cl、N等，所以答案为B。加入物质的目的是为了提高溶液pH，所以应该加入可以与酸反应的物质。但是只需要调节pH至3.8，所以不需要太强的碱。另外，也要保证在此过程中不引入杂质。氢氧化钠碱性太强，而且氢氧化钠和氨水都会引入杂质。所以答案为CD。

（2）开始沉淀的要求是QC大于KSP，即QC = c(Cu2+)×c2(OH-) = 3.0 × c2(OH-)＞Ksp=3.0×10-20，CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，所以c(OH-)=1.0×10-10 mol·L-1，pH=4。当铁离子完全沉淀时，应该认为铁离子的浓度为1×10-5 mol·L-1，此时该溶液是氢氧化铁的饱和溶液，所以Qc=KSP。即QC = c(Fe3+)×c3(OH-) = Ksp=8.0×10-38，因为c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1，所以c(OH-)=2.0×10-11 mol·L-1，由水的离子积得到c(H+)=5.0×10-4 mol·L-1，对5.0×10-4 mol·L-1取负对数得到。经过上述计算得到：铁离子完全沉淀时，铜离子还没有开始沉淀，所以方案可行。