Question

10．以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg（OH）2	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
溶解度/g	9×10-4	1.7×10-6	1.5×10-4	3.0×10-9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子．例如：①为了除去氯化铵中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；  ②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，再加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；  ③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe²⁺，先将混合物溶于水，再加入一定量的H₂O₂，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，调节溶液的pH=4，过滤结晶即可．请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好的效果，Fe³⁺、Fe²⁺ 都被转化为Fe（OH）₃（填名称）而除去．
（2）①中加入的试剂应该选择氨水为宜，其原因是不会引入新的杂质．
（3）②中除去Fe³⁺时所发生的总反应的离子方程式为2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s）．
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是ACDE（填字母）．
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是Fe（OH）₂沉淀比Fe（OH）₃沉淀难过滤
C．调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在．

Answer 1

分析 ①中为了不引入其他杂质离子，应加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氢氧化钠溶液；
②中根据溶解度表可知Mg（OH）₂易转化为Fe（OH）₃，因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg（OH）₂可除去Fe³⁺；
③由于Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，所以一般将Fe²⁺先氧化成Fe³⁺，再调节溶液的pH=4，形成Fe（OH）₃沉淀；
（1）Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，上述三个除杂方案都能够达到很好的效果，Fe²⁺、Fe³⁺都被转化为Fe（OH）₃而除去；
（2）除去铁离子，可加入氨水，防止引入其它杂质；
（3）除去氯化镁晶体中的杂质Fe³⁺，加入氢氧化镁，可消耗酸，调节溶液pH，促进水解；
（4）A．根据H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染；
B．根据Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，形成Fe（OH）₂沉淀Fe²⁺沉淀不完全；
C．原来溶液是酸性较强，加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H⁺反应．H⁺反应后，PH增大，当PH=4的时候，Fe（OH）₃完全沉淀，而Cu²⁺还没沉淀，加入氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体，不会引入新的杂质；
D．根据溶度积计算；
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀．

解答 解：①中为了不引入其他杂质离子，应加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氢氧化钠溶液；
②中根据溶解度表可知Mg（OH）₂易转化为Fe（OH）₃，因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg（OH）₂可除去Fe³⁺；
③由于Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，所以一般将Fe²⁺先氧化成Fe³⁺，再调节溶液的pH=4，形成Fe（OH）₃沉淀；
（1）由以上分析可知Fe³⁺、Fe²⁺ 都被转化为Fe（OH）₃沉淀，故答案为：Fe（OH）₃；
（2）①中为了不引入其他杂质离子，应加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氢氧化钠溶液，故答案为：氨水；不会引入新的杂质；
（3）②中根据溶解度表可知Mg（OH）₂易转化为Fe（OH）₃，发生Fe³⁺：2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s），
故答案为：2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s）；
（4）A．H₂O₂是绿色氧化剂，还原产物为水，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染，故A正确；
B．Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是防止沉淀不完全，故B错误；
C．原来溶液是酸性较强，加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H⁺反应．H⁺反应后，PH增大，当PH=4的时候，Fe（OH）₃完全沉淀，而Cu²⁺还没沉淀．而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体，不会引入新的杂质，故C正确；
D．由表中数据可知Cu（OH）₂的溶解度为1.7×10^-6g，则饱和溶液的c（OH^-）=2c（Cu（OH）₂）=$\frac{\frac{1.7×1{0}^{-6}g}{98g/mol}}{0.1L}×2$≈3.4×10^-7mol/L＞1×10^-10mol/L，所以Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中，故D正确；
E．由表中数据可知Fe（OH）₃的溶解度为3×10^-9g，则饱和溶液的c（OH^-）=3c（Fe（OH）₃）=$\frac{\frac{3×1{0}^{-9}}{107g/mol}}{0.1L}×3$=3.0×10^-10mol/L，则在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀，Fe³⁺一定不能大量存在，故E正确；
故选：ACDE．

点评 本题以难溶电解质的溶解平衡为载体综合考查物质的分离、提纯，为高频考点，侧重学生的分析、实验能力的考查，注意把握盐类水解的原理以及溶解平衡的理解和运用，难度中等．