Question

【題目】工業制膽礬時，將粗制CuO粉末(含雜質FeO、Fe2O3)慢慢加入適量的稀H2SO4中完全溶解后，除去雜質離子后，再蒸發結晶可得純凈的膽礬晶體。已知：pH≥9.6時，Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH≥6.4時，Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在3～4時，Fe3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀．回答下列問題：

（1）為除去溶液中的Fe2+，可先加入______(填化學式)將Fe2+氧化為Fe3+，反應的離子方程式為__________，然后再加入適量的__________調整溶液的pH到______，使Fe3+轉化為Fe(OH)3。

（2）甲同學懷疑調整至溶液pH=4是否能達到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的，乙同學認為可以通過計算確定，他查閱有關資料得到如下數據，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=1×10-38，Cu(OH)2的溶度積Ksp=3×10-20，通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 molL-1時就認為沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3molL-1，則Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為______，Fe3+完全沉淀時溶液的pH為______，通過計算確定上述方案______ (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】試題分析：本題以粗制CuO粉末制取純凈的膽礬晶體為載體，考查物質的分離提純，溶度積的計算。

（1）由于pH9.6時，Fe2+以Fe（OH）2的形式完全沉淀；pH6.4時，Cu2+以Cu（OH）2的形式完全沉淀；除去溶液中的Fe2+，先加入氧化劑將Fe2+氧化，為了不引入雜質，加入的氧化劑選H2O2，反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。pH在3～4時，Fe3+以Fe（OH）3的形式完全沉淀，為了不引入雜質，然后加入適量的CuO（或Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO3）調整溶液的pH至3~4，使Fe3+完全轉化為Fe（OH）3沉淀。

（2）常溫下，Cu（OH）2開始沉淀時c（Cu2+）·c2（OH-）=Ksp[Cu（OH）2]=310-20，c（OH-）==110-10mol/L，c（H+）=110-4mol/L，Cu（OH）2開始沉淀時溶液的pH=4。Fe3+完全沉淀時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+完全沉淀時溶液的pH=3。根據計算結果知上述方案可行。