题目内容

13．某化学活动小组按下图所示流程由粗氧化铜样品（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水硫酸铜．

已知Fe3+、Cu2+、Fe2+三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下图所示：

请回答下列问题：
（1）溶液A中所含溶质为CuSO4、FeSO4、H2SO4；物质X应选用②（填序号），目的是将亚铁离子氧化成铁离子
①氯水       ②双氧水        ③铁粉         ④高锰酸钾
（2）③操作中加入的试剂还可以换为BD（填字母序号）
A．NaOH     B．CuO      C．氨水     D．Cu2（OH）2CO3
（3）③操作中pH调为4的目的是使Fe3+沉淀完全，生成Fe（OH）3．

分析 将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量硫酸，生成FeSO4、CuSO4，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液A中溶质为FeSO4、CuSO4和H2SO4，向溶液A中加入X调节pH过滤，得到溶液B，向溶液B中加入Cu（OH）2调节pH过滤，得到沉淀II，除去FeSO4、CuSO4和H2SO4中的FeSO4，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeSO4氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl2或H2O2，然后向溶液中加入Cu（OH）2调节溶液的pH，所以沉淀II为Fe（OH）3，然后将溶液C蒸发浓缩、冷却结晶得到CuSO4•5H2O，最后在HCl氛围中加热CuSO4•5H2O得到CuSO4．
（1）根据物质的性质和药品的用量来分析溶液A中所含溶质；获得纯净的硫酸铜晶体，选用除去铁离子和亚铁离子，由于亚铁离子不易完全除去，应该使用氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子、不能污染空气，据此进行解答；
（2）加入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低溶液中H+浓度，控制溶液的pH在3.7～5.2之间，使Fe3+水解转化为Fe（OH）3，而Cu2+不水解；
（3）根据Fe（OH）3的沉淀PH可知，通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全但不能引入新的杂质．

解答 解：（1）氧化铜和氧化亚铁分别与硫酸反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，又硫酸过量，则溶质A的主要成分为：FeSO4、CuSO4、H2SO4，
根据实验流程可知，测量氧化铜含量，需要获得纯净的硫酸铜晶体，应该先除去亚杂质铁离子、铁离子，由于亚铁离子完全沉淀的pH=9.6，此时铜离子也完全沉淀，而铁离子完全沉淀的pH=3.7，此时铜离子没有生成沉淀，所以应该加入X将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子，不能产生污染大气的气体，所以应该选用②（双氧水），2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，符合要求，铁粉具有还原性，氯水、高锰酸钾具有氧化性，但引入新的杂质，
故答案为：CuSO4、FeSO4、H2SO4；②；将亚铁离子氧化成铁离子；
（2）因为入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低溶液中H+浓度，控制溶液的pH在3.7～5.2之间，使Fe3+水解转化为Fe（OH）3，而Cu2+不水解，
故答案为：BD；
（3）制取无水硫酸铜，应该先除去亚杂质铁离子、铁离子，通过氧化剂氧化亚铁离子，Fe（OH）3的沉淀PH3.7，通过调节pH=4，可以使Fe3+沉淀完全但不能引入新的杂质，
故答案为：使Fe3+沉淀完全，生成Fe（OH）3．

点评 本题考查了无水硫酸铜的制备，涉及物质制备实验设计、物质分离的实验基本操作，注意理解和掌握物质性质和实验原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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3．铬是极硬的银白色金属，主要用于冶炼各种合金钢和电镀．已知铬在自然界最重要的矿物是铬铁矿[Fe（CrO2）2或FeO．Cr2O3]，工业上制备较纯的金属铬的方法常用铝热法，其中一种简要流程．

（1）如果在实验室模拟操作①，应包括过滤和洗涤．实验室洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀，待水自然流尽后重复2-3次．
（2）完成流程图中铬铁矿焙烧时的化学反应方程式4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+8CO2+2Fe203．
（3）重铬酸钾为橙红色晶体，广泛用于鞣革、电镀、有机合成等领域．鞣革过程中，生皮中蛋白质发生了变性而变得经久耐用．工业科用电解法来处理含Cr2O72-废水，实验室利用如图装置模拟该法．电解过程中溶液里发生反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O．若某一时间段内溶液中减少了0.1molCr2O72-，则这段时间电路中至少转移了0.12mol电子
（4）已知：
①25℃时Na2CrO4溶液中仅存在两种含铬离子（CrO42-、Cr2O72-），在溶液中存在：
2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O72-（橙色）+H2O  K=5×1014
②25℃时，BaCr2O7易溶于水，BaCrO4难溶于水，且Ksp（BaCrO4）=1×10-10
Ⅰ．第①步反应的下列状态一定达到平衡的是c
a．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
b.2v（Cr2O72-）-v（CrO42-）
c．溶液的颜色保持不变
Ⅱ．若将0.2mol/L的Na2CrO4溶液和一定浓度的硝酸等体积混合，充分混合后溶液的pH=2，则此时溶液中两种含铬离子浓度之比$\frac{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}{c（Cr{O}_{4}^{2-}）}$的近似值5×109，取此混合液1ml与1mL2mol/L的BaCl2溶液混合，试判断混合溶液能（填“能”或“不能”）生成沉淀．
4．如图，在左试管中先加入3mL的乙醇，并在摇动下缓缓加入2mL浓硫酸，再加入2mL乙酸，充分摇匀．在右试管中加入5mL饱和Na2CO3溶液．按图连接好装置，用酒精灯缓慢加热．
（1）写出左试管中主要反应的方程式CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O；
（2）加入浓硫酸的作用：催化剂；吸水剂；
（3）饱和Na2CO3的作用是：除去乙酸；吸收乙醇；降低乙酸乙酯的溶解度便于分层．
（4）反应开始时用酒精灯对左试管小火加热的原因是：加快反应速率；
同时防止反应物未来得及反应而挥发损失；（已知乙酸乙酯的沸点为77℃；乙醇的沸点为78.5℃；乙酸的沸点为117.9℃）
（5）分离右试管中所得乙酸乙酯和Na2CO3溶液的操作为（只填名称）分液．
1．化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一．
I．美国科科家S•鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞溶液为电极材料，氢氧化钾为电解液的原电池，有效地解决电池使用寿命短、易发生漏液等问题．
电池总反应为：Zn+HgO═ZnO+Hg．

（1）该电池的正极反应式是HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-．
（2）含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的十2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投如一定量的硫化钠，反应的离子方程式为Hg2++S2-=HgS↓．
（3）该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降．
Ⅱ．锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池．其中的重要材料磷酸亚铁锂（LiFeP04）通常按照如图流程进行生产．
请回答下列问题：
（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是使反应物充分混合，提高反应速率．气体X的化学式为NH3．
（5）请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePO4+CO↑+2H2O．当生成LiFePO4磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为6.02×1023．
（6）生成LiFeP04的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为Fe．
8．下列各组化合物的性质比较，不正确的是（　　）
A．金属性：Li＜Na＜KB．沸点：HF＜HCl＜HBr＜HI
C．稳定性：HCl＞H2S＞PH3D．还原性：F-＜Cl-＜Br-
18．下列有机分子中，所有的原子不可能处于同一平面的是（　　）
A．CH3-CH2-C≡CHB．CH2=CH-CH=CH2C．D．
5．可逆反应H2（g）+I2（g）═2HI（g）达到平衡时的标志是（　　）
A．混合气体密度恒定不变
B．混合气体的颜色不再改变
C．H2、I2、HI的浓度相等
D．H2、I2、HI在混合气体中体积分数相等
2．在下列各组离子中，能大量共存的（　　）
A．Ag+、NO3-、Na+、Cl-B．K+、HCO3-、Cl-、Al3+
C．NO3-、Fe2+、H+、Br-D．K+、Cl-、SO42-、NH4+
3．对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是（　　）
A．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
B．温度、压强一定时，放热的熵增加的反应不一定能自发进行
C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素
D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成

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