Question

4．碱式碳酸铜和氯气都是用途广泛的化工原料．
（1）工业上可用酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺、Cl^-）制备碱式碳酸铜，其制备过程如下：

已知：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀pH	4.2	5.8	1.2
完全沉淀pH	6.7	8.3	3.2

①氯酸钠的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺并最终除去；
②反应A后调节溶液的pH范围应为3.2-4.2．
③第一次过滤得到的产品洗涤时，如何判断已经洗净？取最后一次洗涤液，加入硝酸银、稀硝酸，无沉淀生成则表明已洗涤干净．
④造成蓝绿色产品中混有CuO杂质的原因是反应B的温度过高．
（2）已知在某温度下Fe（OH）₃的容度积常数Ksp=[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38，已知在该温度下溶液中Fe³⁺离子浓度小于1×10^-5mol/L时，该离子已沉淀完全．则该沉淀完全所需要的pH为3.3．

Answer 1

分析 （1）①工业上可用酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制备碱式碳酸铜，流程分析，加入氯酸钠的作用是氧化剂作用，氧化亚铁离子为铁离子易于除去；
②依据图表数据分析，铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀的PH范围为3.2-4.2；
③检验洗涤是否干净，设计实验检验滤液中是否含有氯离子证明是否洗涤干净；
④蓝绿色产品中混有CuO杂质可能的元婴是氢氧化铜咋温度较高会发生分解生成氧化铜；
（2）铁离子的浓度小于1×10^-5mol•L^-1时就认为沉淀完全，则c（OH^- ）=$\root{3}{\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$，再根据水的离子积常数计算溶液的氢离子浓度，从而确定其pH．

解答 解：（1）①工业上可用酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制备碱式碳酸铜，流程分析，加入氯酸钠的作用是氧化剂作用，氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH易于把铁离子沉淀除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺并最终除去；    
②流程分析可知，分离除杂的方法是通过调节溶液PH大于3.2，小于4.2，使铁离子全部沉淀完全，铜离子不沉淀，达到分离的目的，故答案为：3.2-4.2；
③沉淀表面会含有氯化钠溶液，设计实验检验是否含有氯离子的方法可以检验是否洗涤干净，实验设计为：取最后一次洗涤液，加入硝酸银、稀硝酸，无沉淀生成则表明已洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液，加入硝酸银、稀硝酸，无沉淀生成则表明已洗涤干净；
④造成蓝绿色产品中混有CuO杂质的原因是B步骤温度过高，生成氢氧化铜会分解生成氧化铜，故答案为：反应B的温度过高；
（2）：（1）铁离子的浓度小于1×10^-5mol•L^-1时就认为沉淀完全，则c（OH^- ）=$\root{3}{\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{8×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}}$=2×10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{14}}{2×1{0}^{-11}}$mol/L=5×10^-4mol/L，pH=-lg5×10-4=3.3，故答案为：3.3．

点评 本题考查了实验探究物质分离方法和物质性质的分析判断和难溶电解质的溶解平衡，Ksp的计算，题目难度中等．