Question

（12分）孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物。某工厂以孔雀石为主要原料制备 CuSO₄·5H₂O及纳米材料G，主要步骤如下：

已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使Fe³⁺、Fe²⁺、Cu^{2 +}生成沉淀的pH 分别如下：

物质	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

请回答下列问题：

（1）在相同温度时溶度积的相对大小：Ksp[Fe(OH)₂]______(填“>”或“<”)Ksp[Cu(OH)₂]。

（2）溶液A中的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。试剂①是一种氧化剂，目的是氧化_____________（填离子符号） 。该工厂选用试剂①最好为下列中的          （填代号）。

  a.  Na₂O₂  b. H₂O₂   c. Cl₂          d. KSCN

（3）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取的措施是溶液温度控制在_______℃，pH控制在________，氧化时间为________小时左右。

（4）向溶液B中加入试剂②的化学式为_______，操作Ⅰ的名称是_________。

（5）欲测定溶液A中Fe²⁺的浓度，可用KMnO₄标准溶液滴定，反应中MnO₄^-被还原为Mn²⁺，则该反应的离子方程式为_____________________________________________。取A溶液20.00 mL，用去0.0240 mol/L KMnO₄溶液16.00 mL时恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe²⁺浓度为                  。

 

Answer 1

【答案】

（12分）⑴  >（1分 ）    (2) Fe²⁺　（1分）b （1分 ）

（3） 80    1.5    4 （3分）     （4）CuO（1分 ）  过滤（1分 ）

（5）MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O   （2分） 0.096mol/L （2分）

【解析】

（1）由表格数据可看出，Cu²⁺、Fe²⁺开始沉淀的PH分别为4.7、7.6，即Cu²⁺所需OH^—的浓度小，由Ksp定义式可知Ksp[Cu(OH)₂]相对较小。

（2）要制备硫酸铜，则必须出去铁离子和亚铁离子。根据表中数据可知要通过沉淀法直接出去亚铁离子，则铜离子也将被同时除去，所以应该把亚铁离子氧化生成铁离子，然后再通过沉淀法出铁离子。因为当氢氧化铁完全沉淀后，铜离子还留在溶液中。所选择的氧化剂不能再引入新的杂质，所以应该选择绿色氧化剂双氧水。

（3）根据图像可知，在80℃pH等于1.5时转化率最高，所以应该控制的条件就是溶液温度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化时间为4小时左右。

（4）要得到氢氧化铁沉淀，就有增大溶液的pH，同时还不能引入杂质，所以可选择氧化铜。要分离固液混合物，需要过滤。

（5）参加反应的高锰酸钾是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高锰酸钾氧化亚铁离子的方程式为MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺="==" Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O，所以消耗的亚铁离子为0.000384mol×5＝0.00192mol，所以浓度为