Question

13．（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B．
A．KMnO₄      　 B．H₂O₂   　　  C．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CD．
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K_sp=8.0×10^-38，Cu（OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，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4，Fe³⁺完全沉淀时溶液的pH为3.3，通过计算确定上述方案可行（填“可行”或“不可行”）．（已知lg2 约等于0.3）

Answer 1

分析 （1）加入合适氧化剂，使Fe²⁺氧化为Fe³⁺，不能引入新的杂质；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，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；
（2）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）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；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；CD；
（2）Cu（OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，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^-20 ；c²（OH^-）=$\frac{3.0×10{\;}^{-20}}{3.0}$=10^-20；得到c（OH^-）=10^-10mol/L，依据水溶液中的离子积c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；求的c（H⁺）=10^-4mol/L，溶液pH=4，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^-）=$\frac{8.0×10{\;}^{-38}}{1×10{\;}^{-5}}$=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：4；3.3；可行．

点评 本题综合考查物质的分离、提纯，侧重于学生的分析、计算能力的考查，为高频考点，注意把握盐类的水解以及难溶电解质的溶解平衡，主要是溶解沉淀的转化关系的分析应用和计算，题目难度中等．