Question

【题目】工业制胆矾时，将粗制CuO粉末(含杂质FeO、Fe2O3)慢慢加入适量的稀H2SO4中完全溶解后，除去杂质离子后，再蒸发结晶可得纯净的胆矾晶体。已知：pH≥9.6时，Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀．回答下列问题：

（1）为除去溶液中的Fe2+，可先加入______(填化学式)将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为__________，然后再加入适量的__________调整溶液的pH到______，使Fe3+转化为Fe(OH)3。

（2）甲同学怀疑调整至溶液pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的，乙同学认为可以通过计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1×10-38，Cu(OH)2的溶度积Ksp=3×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 molL-1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO4的浓度为3molL-1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为______，Fe3+完全沉淀时溶液的pH为______，通过计算确定上述方案______ (填“可行”或“不可行”)。

Answer 1

【答案】 H2O2 2Fe2+＋H2O2＋2H+==2Fe3+＋2H2O CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3 3～4 4 3 可行

【解析】试题分析：本题以粗制CuO粉末制取纯净的胆矾晶体为载体，考查物质的分离提纯，溶度积的计算。

（1）由于pH9.6时，Fe2+以Fe（OH）2的形式完全沉淀；pH6.4时，Cu2+以Cu（OH）2的形式完全沉淀；除去溶液中的Fe2+，先加入氧化剂将Fe2+氧化，为了不引入杂质，加入的氧化剂选H2O2，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。pH在3～4时，Fe3+以Fe（OH）3的形式完全沉淀，为了不引入杂质，然后加入适量的CuO（或Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3）调整溶液的pH至3~4，使Fe3+完全转化为Fe（OH）3沉淀。

（2）常温下，Cu（OH）2开始沉淀时c（Cu2+）·c2（OH-）=Ksp[Cu（OH）2]=310-20，c（OH-）==110-10mol/L，c（H+）=110-4mol/L，Cu（OH）2开始沉淀时溶液的pH=4。Fe3+完全沉淀时c（Fe3+）110-5mol/L，c（Fe3+）·c3（OH-）=Ksp[Fe（OH）3]=110-38，c（OH-）==110-11mol/L，c（H+）=110-3mol/L，Fe3+完全沉淀时溶液的pH=3。根据计算结果知上述方案可行。