Question

【題目】(1)已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39。常溫下，某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，為了得到純凈的CuCl2·2H2O晶體，應加入___________(填氧化物的化學式)，調節溶液的pH＝4，使溶液中的Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中的c(Fe3＋)＝________。過濾后，將所得濾液低溫蒸發、濃縮結晶，可得到CuCl2·2H2O晶體。

(2)某碳素鋼鍋爐內水垢的主要成分是碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹、二氧化硅等。水垢需及時清洗除去。清洗流程如下：

Ⅰ.加入NaOH和Na2CO3混合液，加熱，浸泡數小時；

Ⅱ.放出洗滌廢液，清水沖洗鍋爐，加入稀鹽酸和少量NaF溶液，浸泡；

Ⅲ.向洗滌液中加入Na2SO3溶液；

Ⅳ.清洗達標，用NaNO2溶液鈍化鍋爐。

①用稀鹽酸溶解碳酸鈣的離子方程式是_____________________________。

②已知：25 ℃時有關物質的溶度積

物質	CaCO3	CaSO4	Mg(OH)2	MgCO3
Ksp	2.8×10－9	9.1×10－6	1.8×10－11	6.8×10－6

根據數據，結合化學平衡原理解釋清洗CaSO4的過程________________。（用溶解平衡表達式和必要的文字敘述加以說明）；在步驟Ⅰ浸泡過程中還會發生反應MgCO3(s)＋2OH－(aq)Mg(OH)2(s)＋CO32-(aq)，該反應的平衡常數K＝________(保留兩位有效數字)。

③步驟Ⅲ中，加入Na2SO3溶液的目的是_______________________________。

Answer 1

【答案】CuO 2.6×10－9 mol·L－1 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ CaSO4在水中存在溶解平衡CaSO4(s) Ca2＋(aq)＋SO42-(aq)，用Na2CO3溶液浸泡，Ca2＋與CO32-結合成更難溶的CaCO3，使上述平衡右移，CaSO4轉化成CaCO3，然后用稀鹽酸除去 3.8×105 將Fe3＋還原成Fe2＋，防止Fe3＋腐蝕鍋爐

【解析】

（1）根據除雜原則分析；根據氫氧化鐵的溶度積常數計算；

（2）①鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、二氧化碳和水；

②根據表格中數據以及溶解平衡分析判斷；

③根據亞硫酸鈉具有還原性分析。

（1）為了得到純凈的CuCl2·2H2O晶體需要除去氯化鐵，加入的物質和氯化鐵反應生成氫氧化鐵且不能引入新的雜質，且加入物質后應能轉化為氯化銅，所以應該加入含銅元素的物質，因此該氧化物是CuO；調節溶液的pH＝4，使溶液中的Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中氫離子濃度是10－4mol/L，所以氫氧根的濃度是10－10mol/L，則根據氫氧化鐵的溶度積常數可知溶液中c(Fe3＋)＝mol/L＝2.6×10－9 mol·L－1。

（2）①用稀鹽酸溶解碳酸鈣的離子方程式是CaCO3＋2H＋＝Ca2＋＋H2O＋CO2↑。

②根據表中數據可知碳酸鈣比硫酸鈣更難溶，CaSO4在水中存在溶解平衡CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SO42-(aq)，用Na2CO3溶液浸泡，Ca2＋與CO32-結合成更難溶的CaCO3，使上述平衡右移，使CaSO4轉化成CaCO3，最后用稀鹽酸除去；根據反應MgCO3(s)＋2OH－(aq)Mg(OH)2(s)＋CO32-(aq)可知該反應的平衡常數K＝≈3.8×105。

③步驟Ⅲ中加入Na2SO3溶液后與鐵離子發生氧化還原反應，其目的是為將鐵離子還原為亞鐵離子，防止鐵離子被腐蝕。