Question

15．用含少量铁的氧化物的氧化铜制取硫酸铜晶体（CuSO₄•xH₂O）．有如图甲操作：

已知：在pH为4～5时，Fe³⁺几乎完全水解而沉淀，而此时Cu²⁺却几乎不水解．
（1）溶液A中的金属离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺．能检验溶液A中Fe²⁺的试剂为a（填编号，下同）．
a．KMnO₄     b．（NH₄）₂S    c．NaOH      d．KSCN
（2）欲用（1）中选择的检验试剂测定溶液A中Fe^2-的浓度，如图乙的滴定方式中（夹持部分略去），最合理的是b（填序号）写出滴定反应的离子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O
（3）在上述流程中，要得到较纯的产品，试剂可选用cde．
a．NaOH    b．FeO     c．CuO     d．Cu（OH）₂    e．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）为了测定制得的硫酸铜晶体（CuSO₄•xH₂O）中x的值，某兴趣小组设计了实验方案：称取mg晶体溶于水，加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止，冷却，称量所得固体的质量为ng．据此计算得x=$\frac{40（m-2n）}{9n}$（用含m、n的代数式表示）．

Answer 1

分析 用含少量铁的氧化物的氧化铜加入稀硫酸可得到溶液A含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，调节溶液pH=2并加入氧化剂可将Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，加入试剂CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，调节溶液pH使Fe³⁺生成氢氧化铁沉淀而除去，过滤后滤液为硫酸铜溶液，经蒸发结晶可得到硫酸铜晶体，以此解答该题．

解答 解：用含少量铁的氧化物的氧化铜加入稀硫酸可得到溶液A含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，调节溶液pH=2并加入氧化剂可将Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，加入试剂CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，调节溶液pH使Fe³⁺生成氢氧化铁沉淀而除去，过滤后滤液为硫酸铜溶液，经蒸发结晶可得到硫酸铜晶体，
（1）Fe²⁺具有还原性，可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色，与KSCN不反应，加入硫化铵、氢氧化钠溶液可生成CuS、氢氧化铁、氢氧化铜沉淀而不能检验Fe²⁺，只有a正确，
故答案为：a；
（2）用高锰酸钾测定溶液A中Fe^2-的浓度，因高锰酸钾具有强氧化性，应放在酸式滴定管中，发生反应的离子式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案为：b；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（3）溶液B中含有Fe³⁺、Cu²⁺，为除去Fe³⁺，可加入试剂CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，调节溶液pH使Fe³⁺生成氢氧化铁沉淀而除去，避免引入新杂质，
故答案为：cde；
（4）称取mg硫酸铜晶体，加入足量氢氧化钠溶液生成氢氧化铜、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止，最后得到沉淀为CuO，质量为ng，则n（CuO）=$\frac{n}{80}$mol，
则n（CuSO₄）=n（CuO）=$\frac{n}{80}$mol，
m（CuSO₄）=$\frac{n}{80}$mol×160g/mol=2ng，
m（H₂O）=（m-2n）g，
n（H₂O）=$\frac{m-2n}{18}$mol，
x=$\frac{n（H{\;}_{2}O）}{n（CuSO{\;}_{4}）}$=$\frac{\frac{m-2n}{18}}{\frac{n}{80}}$=$\frac{40（m-2n）}{9n}$，
故答案为：$\frac{40（m-2n）}{9n}$．

点评 本题考查物质的制备，为高频考点和常见题型，侧重于学生的分析、实验和计算能力得到考查，注意把握实验的原理以及物质的性质，为解答该类题目的关键，注意掌握实验基本操作和流程分析，题目难度中等．