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某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)制备纯净的CuSO4?5H2O.
Ⅰ.取工业硫酸铜固体,用稀硫酸溶解,过滤.
Ⅱ.向滤液中滴加H2O2溶液,稍加热.
Ⅲ.向II的溶液中加入Cu2(OH)2CO3粉末至pH为3.9~4.1.
Ⅳ.加热煮沸,过滤,滤液用稀硫酸酸化至pH=1.
Ⅴ.加热浓缩、冷却结晶、过滤,得晶体.
已知部分阳离子生成氢氧化物的pH如下表:
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2
开始沉淀pH 2.7 7.6 4.7
完全沉淀pH 3.7 9.6 6.7
(1)Ⅱ中发生反应的离子方程式是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

(2)Ⅱ中将Fe2+氧化为Fe3+的目的是
将Fe2+氧化为Fe3+,才能调节在pH为3.9~4.1时,只将Fe3+转化为沉淀除去,而不会使Cu2+转化为沉淀
将Fe2+氧化为Fe3+,才能调节在pH为3.9~4.1时,只将Fe3+转化为沉淀除去,而不会使Cu2+转化为沉淀

(3)用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)验证Ⅱ中Fe2+是否转化完全的现象是
若有蓝色沉淀生说,说明Fe2+没有完全转化;若没有蓝色沉淀生成,说明Fe2+已经完全转化
若有蓝色沉淀生说,说明Fe2+没有完全转化;若没有蓝色沉淀生成,说明Fe2+已经完全转化

(4)Ⅲ中发生反应的离子方程式是
Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,3Cu2(OH)2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe(OH)3+3CO2↑+6Cu2+
Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,3Cu2(OH)2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe(OH)3+3CO2↑+6Cu2+

(5)应用化学平衡移动原理解释Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化”的原因
用稀硫酸酸化至PH=1,可以抑制Cu2+在加热过程中水解,以获得纯净的硫酸铜晶体
用稀硫酸酸化至PH=1,可以抑制Cu2+在加热过程中水解,以获得纯净的硫酸铜晶体
分析:(1)滴加H2O2能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去,且不引入杂质,据此书写方程式;
(2)滴加H2O2溶液,稍加热,目的是氧化亚铁离子为三价铁离子便于除去,且不引入杂质,待反应完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制溶液pH=3.5,根据题给离子沉淀的PH范围可知,目的是让三价铁离子完全沉淀,铜离子不沉淀;
(3)亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀;
(4)操作I中用稀硫酸溶解,所以Cu2(OH)2CO3与酸反应,能与水解呈酸性的三价铁反应;
(5)为了抑制Cu2+在加热过程中水解,Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化.
解答:解:(1)滴加H2O2能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去,过氧化氢为氧化剂,二价铁为还原剂,所以反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(2)除去亚铁离子得到纯净的硫酸铜溶液,根据沉淀PH范围可知,应先把亚铁离子转化为三价铁离子,再控制PH,开始沉淀pH2.7,完全沉淀pH3.7,使之完全沉淀,所以滴加H2O2溶液目的是氧化亚铁离子为三价铁离子;慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制溶液pH=3.5,目的是在pH=3.5时铜离子不沉淀,三价铁离子沉淀完全,
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+,才能调节在pH为3.9~4.1时,只将Fe3+转化为沉淀除去,而不会使Cu2+转化为沉淀;
(3)亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,这是亚铁离子的特征反应,验证Ⅱ中Fe2+是否转化完全的现象是滴加K3[Fe(CN)6]若有蓝色沉淀生说,说明Fe2+没有完全转化;若没有蓝色沉淀生成,说明Fe2+已经完全转化,
故答案为:若有蓝色沉淀生说,说明Fe2+没有完全转化;若没有蓝色沉淀生成,说明Fe2+已经完全转化;
(4)操作I中加硫酸,向II的溶液中加入Cu2(OH)2CO3粉末至pH为3.9~4.1,所以Cu2(OH)2CO3和酸反应Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,三价铁离子水解呈酸性,所以3Cu2(OH)2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe(OH)3+3CO2↑+6Cu2+
故答案为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,3Cu2(OH)2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe(OH)3+3CO2↑+6Cu2+
(5)铜离子水解溶液呈酸性,加酸能抑制铜离子水解,所以Ⅳ中“滤液用稀硫酸酸化”目的抑制Cu2+在加热过程中水解,以获得纯净的硫酸铜晶体,
故答案为:用稀硫酸酸化至PH=1,可以抑制Cu2+在加热过程中水解,以获得纯净的硫酸铜晶体.
点评:本题考查了铜的化合物的性质、制备、提纯除杂,利用题给信息,应用难溶物质在不同PH溶液中沉淀的程度不同进行除杂分离的步骤和原理,同时考查了实验基本操作,题目难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等,为获得纯净的氧化铜并探究其性质,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:
(1)制备氧化铜:
工业CuSO4
 Ⅱ
CuSO4溶液
Ⅲ 
CuSO4?5H2O…CuO
①步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质.操作是
加适量水溶解,搅拌,过滤
加适量水溶解,搅拌,过滤

②步骤Ⅱ的目的是除去硫酸亚铁.操作是:滴加H2O2溶液,稍加热;Fe2+转化完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制溶液pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1.滴加H2O2的目的是
将Fe2+氧化为Fe3+
将Fe2+氧化为Fe3+
,加入Cu2(OH)2CO3粉末的目的是
调节溶液的酸性,使Fe3+水解全部转化为Fe(OH)3沉淀
调节溶液的酸性,使Fe3+水解全部转化为Fe(OH)3沉淀

③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶体,操作是将CuSO4?5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时,停止加热,
冷却结晶
冷却结晶
,水浴加热烘干.采用水浴加热的原因是
防止CuSO4?5H2O晶体分解
防止CuSO4?5H2O晶体分解

(2)探究氧化铜性质:
①取A、B两支试管,往A中先加入适量CuO粉末,再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液,只观察到A中有大量气泡,结论是
CuO对H2O2的分解有催化作用
CuO对H2O2的分解有催化作用

②为探究试管A中反应的速率,收集气体并测定其体积必需的实验仪器除导管、橡皮塞、水槽外还必须有
量筒、秒表(或计时器、手表)
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?昌平区二模)氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等.为获得纯净的氧化铜,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:

经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下:
物质 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3
开始沉淀pH 6.0 7.5 1.4
沉淀完全pH 13 14 3.7
(1)步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质.所需操作的名称是
溶解、过滤
溶解、过滤

(2)步骤Ⅱ的目的是除硫酸亚铁.操作步骤是先滴加H2O2溶液,稍加热,当Fe2+转化完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以调整溶液pH在一定范围之内,加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1.
①写出用H2O2溶液除去硫酸亚铁的离子方程式
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

②调整pH 的范围应该在
3.7~6.0
3.7~6.0
之间.
(3)步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶体.操作是将溶液加热蒸发至有晶膜出现时,停止加热,
冷却结晶
冷却结晶
,水浴加热烘干.采用水浴加热的原因是
防止CuSO4?5H2O晶体分解
防止CuSO4?5H2O晶体分解

(4)该同学用CuSO4溶液进行如下探究实验:
取A、B两支试管,分别加入 2mL 5% H2O2溶液,再向H2O2溶液中分别滴入0.1mol?L-1FeCl3和CuSO4 溶液各1mL,摇匀,观察到滴入FeCl3 溶液的试管产生气泡更快,由此得到结论:Fe3+对H2O2溶液分解的催化效率比Cu2+高,该同学的结论是否正确
错误
错误
(填正确或错误),请说明原因
根据控制变量的思想,所用溶液的阴离子不同,无法比较阳离子的催化效率
根据控制变量的思想,所用溶液的阴离子不同,无法比较阳离子的催化效率

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科目:高中化学 来源: 题型:

氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂,油类脱硫剂等,为获得纯净的氧化铜以探究其性质,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:

(1)制备氧化铜

CuSO4·5H2O……CuO

①步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质。操作是___________________________________________。

②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是:滴加H2O2溶液,稍加热:Fe2+转化完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制溶液pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液pH=3.5的原因是_________。

③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体,操作是__________________。水浴加热烘干。水浴加热的特点是___________________________________________________________。

(2)探究氧化铜性质

①取A、B两支试管,往A中先加入适量CuO粉末,再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液,只观察到A中有大量气泡,结论是____________________________________________。

②为探究试管A中反应的速率,收集气体并测定其体积必需的实验仪器有______________。

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年北京市朝阳区高二下学期期末统一考试化学试卷(带解析) 题型:填空题

(10分)某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)制备纯净的
I.取工业硫酸铜固体,用稀硫酸溶解,过滤。
II.向滤液中滴加溶液,稍加热。
III.向II的溶液中加入粉末至
IV.加热煮沸,过滤,滤液用稀硫酸酸化至
V. 加热浓缩、冷却结晶、过滤,得晶体。
已知部分阳离子生成氢氧化物的如下表:

物质



开始沉淀
2.7
7.6
4.7
完全沉淀
3.7
9.6
6.7
(1)II中发生反应的离子方程式是       
(2)II中将氧化为的目的是         
(3)用(铁氰化钾)验证II中是否转化完全的现象是       
(4)III中发生反应的离子方程式是       
(5)应用化学平衡移动原理解释IV中“滤液用稀硫酸酸化”的原因      

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