Question

3．（1）某温度下，在Ca（OH）₂（Ksp=5.5×10^-6）、Mg（OH）₂（Ksp=3.2×10^-11）、AgCl（Ksp=1.8×10^-10）三种物质中，溶解度最小的是AgCl．
（2）在粗制CuSO₄•5H₂O晶体中常含有杂质Fe²⁺．在提纯时为了除去Fe²⁺，常加入氧化剂，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，下列物质最合适的是B
A．KMnO₄      　 B．H₂O₂   　　  C．Cl₂ 水  　　    D．HNO₃
已知KMnO₄氧化Fe²⁺时，生成Mn²⁺离子，试写出酸性KMnO₄与Fe²⁺反应的离子反应方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；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CD
A．NaOH         B． NH₃•H₂O     C．CuCO₃           D．Cu（OH）₂
（3）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K_sp=8.0×10^-38，Cu（OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-18，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol•L^-1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO₄的浓度为3.0mol•L^-1，则Cu（OH）₂开始沉淀时溶液的pH为5，Fe³⁺完全沉淀时溶液的pH为3.3（已知lg2=0.3，lg5=0.7），通过计算确定上述方案可行（填“可行”或“不可行”）

Answer 1

分析 （1）化学式相似的物质的溶度积常数越小，物质越难溶，溶解度越小；
（2）加入合适氧化剂，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，不能引入新的杂质；KMnO₄氧化Fe²⁺时，生成Mn²⁺离子，所以酸性KMnO₄与Fe²⁺反应的离子反应方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，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，则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀；
（3）依据氢氧化铜饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢离子浓度计算PH；结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol•L^-1时就认为沉淀完全．

解答 解：（1）化学式相似的物质的溶度积常数越小，物质越难溶，溶解度越小，可知常温下在水中溶解能力Ca（OH）₂＞Mg（OH）₂，AgCl中，c（Ag⁺）=$\sqrt{1.8×1{0}^{-10}}$≈1×10^-5，Mg（OH）₂中，c（Mg²⁺）=$\root{3}{3.2×1{0}^{-11}}$≈1×10^-4，故Mg（OH）₂溶解度大，故溶解度最小的是AgCl，故答案为：AgCl；
（2）加入合适氧化剂，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，不能引入新的杂质，A、C、D中会引入杂质，只有过氧化氢的还原产物为水，不引入杂质，故只有B符合；
KMnO₄氧化Fe²⁺时，生成Mn²⁺离子，所以酸性KMnO₄与Fe²⁺反应的离子反应方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，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，则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀，则C、D均可，A、B将铜离子转化为沉淀，不符合，
故答案为：B；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；CD；
（3）Cu（OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-18，溶液中CuSO₄的浓度为3.0mol•L^-1，c（Cu²⁺）=3.0mol•L^-1；
依据溶度积常数c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=3.0×10^-18，c²（OH^-）=$\frac{3.0×1{0}^{-18}}{3}$=10^-18；
得到c（OH^-）=10^-9mol/L，
依据水溶液中的离子积c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14，c（H⁺）=10^-5mol/L，溶液pH=5，
则Cu（OH）₂开始沉淀时溶液的pH为4；残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol•L^-1时就认为沉淀完全，Fe（OH）₃的溶度积K_sp=8.0×10^-38，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-38；c³（OH^-）=$\frac{8.0×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}$=8.0×10^-33；求的c（OH^-）=2×10^-11mol/L；水溶液中的离子积c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；c（H⁺）=5×10^-4mol/L，则pH=3.3；通过计算可知pH=4能达到除去Fe³⁺而不损失Cu²⁺的目的，则方案可行，
故答案为：5；3.3；可行．

点评 本题考查物质分离提纯方法的选择和应用，涉及盐类水解，注重高频考点的考查，题目难度不大．