14.铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯:

已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示:

 
Fe3+
Fe2+
Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH
1.9
7.0
4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH
3.2
9.0
6.7

请回答下列问题:

(1)加入氧化剂的目的是________。

(2)最适合作氧化剂X的是________。

A.K2Cr2O7  B.NaClO

C.H2O2  D.KMnO4

(3)加入的物质Y是________。

(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的?________(填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,试解释原因_________________________________________。

(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体?________(填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,回答该如何操作?________________________________。

(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是____________________________________。

解析:(1)由Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH知,当Fe2+开始沉淀时,Cu2+已经沉淀完全;而当Fe3+沉淀完全时,Cu2+尚未沉淀,所以除去Cu2+中的Fe2+时,需将Fe2+氧化成Fe3+后除去。

(2)加入的氧化剂能把Fe2+氧化成Fe3+,同时又不能引入新杂质,所以应选用H2O2。

(3)当除去Cu2+中的Fe3+时,可以利用Fe3+的水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,所以加入的物质Y应具有以下条件:①能与H+反应使Fe3+的水解平衡向正反应方向移动,从而使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;②不能引入新杂质,满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

(4)若直接加碱使Fe3+沉淀的同时,也能使Cu2+沉淀。

(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体,因为在对CuCl2溶液蒸发的过程中,CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来,导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动,最终得到CuO或Cu(OH)2,而得不到CuCl2·2H2O晶体。为了抑制CuCl2水解,应在HCl气流中加热蒸发结晶。

(6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡,溶液呈酸性,加入的碳酸钙与水解产生的H+反应,导致c(H+)减小,水解平衡向正反应方向移动,直至反应完全,所以现象为碳酸钙溶解,同时产生气泡和沉淀。

答案:(1)将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离

(2)C

(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]

(4)不能 加碱使Fe3+沉淀的同时也能使Cu2+沉淀

(5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶

(6)碳酸钙溶解,产生气泡和沉淀

13.NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:

(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是___________________________________

______________(用必要的化学用语和相关文字说明)。

(2)相同条件下,0.1 mol/L NH4Al(SO4)2中的c(NH)________(填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol/L NH4HSO4中的c(NH)。

(3)如图是0.1 mol/L电解质溶液的pH随温度变化的图像。

①其中符合0.1 mol/L NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填写字母),导致pH随温度变化的原因是_____________________________________________;

②20 ℃时,0.1 mol/L NH4Al(SO4)2中2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=________。

(4)室温时,向100 mL 0.1 mol/L NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:

试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是________;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是___________________________________________。

解析:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3吸附悬浮颗粒使其沉降。(2)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH均发生水解,但NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH水解,HSO电离出H+同样抑制NH水解,因为HSO电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH水解程度比NH4Al(SO4)2中的小。(3)NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为Ⅰ。根据电荷守恒,可以求出2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3mol/L [c(OH-)太小,可忽略]。(4)a、b、c、d四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;b、c、d三点溶液均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,a点水的电离程度最大,b点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种成分,a点时c(Na+)=c(SO),b点时c(Na+)>c(SO),根据N元素与S元素的关系,可以得出c(SO)>c(NH),故c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)。

答案:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水

(2)小于 (3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度使其水解程度增大,pH减小

②10-3mol/L (4)a点 c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)

 0  116319  116327  116333  116337  116343  116345  116349  116355  116357  116363  116369  116373  116375  116379  116385  116387  116393  116397  116399  116403  116405  116409  116411  116413  116414  116415  116417  116418  116419  116421  116423  116427  116429  116433  116435  116439  116445  116447  116453  116457  116459  116463  116469  116475  116477  116483  116487  116489  116495  116499  116505  116513  447090 

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