Question

（1）在粗制CuSO₄?5H₂O晶體中常含有雜質(zhì)Fe²⁺．在提純時為了除去Fe²⁺，常加入合適氧化劑，使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，下列物質(zhì)可采用的是

B

．
A．KMnO₄      　 B．H₂O₂   　　  C．Cl₂水  　　    D．HNO₃
（2）然后再加入適當物質(zhì)調(diào)整至溶液pH=4，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，可以達到除去Fe³⁺而不損失CuSO₄的目的，調(diào)整溶液pH可選用下列中的

CD

．
A．NaOH         B．NH₃?H₂O     C．CuO           D．Cu（OH）₂
（3）甲同學懷疑調(diào)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(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe（OH）₃的溶度積K_sp=8.0×10^-38，Cu（OH）₂的溶度積K_sp=3.0×10^-20，通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時就認為沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO₄的物質(zhì)的量濃度為3.0mol?L^-1，則Cu（OH）₂開始沉淀時溶液的pH為

4

，完全沉淀時溶液的pH為

6.7

，通過計算確定pH=4時，F(xiàn)e³⁺殘存的濃度是：

8×10^-8mol/L

．（請寫出第3小題的計算過程．lg3=0.48）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)除雜質(zhì)至少要滿足兩個條件：①加入的試劑只能與雜質(zhì)反應(yīng)，不能與原物質(zhì)反應(yīng)；②反應(yīng)后不能引入新的雜質(zhì)，
（2）調(diào)整溶液的pH時，加入的物質(zhì)不能引進新的雜質(zhì)粒子；
（3）依據(jù)氫氧化銅飽和溶液中溶度積常數(shù)計算溶液中的氫離子濃度計算pH；

解答：解：（1）除雜質(zhì)至少要滿足兩個條件：①加入的試劑只能與雜質(zhì)反應(yīng)，不能與原物質(zhì)反應(yīng)；②反應(yīng)后不能引入新的雜質(zhì)，四個選項中，只有雙氧水氧化后生成水，雙氧水受熱見光易分解，沒有多余雜質(zhì)，
故選：B；
（2）調(diào)整溶液的pH時，加入的物質(zhì)不能引進新的雜質(zhì)粒子，氫氧化鈉中含有鈉離子，氨水反應(yīng)后生成銨根離子，所以氫氧化鈉和氨水能引進新的雜質(zhì)離子，CuO粉末、Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)后生成銅離子和水而不引進新的雜質(zhì)離子，
故選：CD．
（3）Cu（OH）₂的溶度積K_sp=3.0×10^-20，溶液中CuSO₄的濃度為3.0mol?L^-1，c（Cu²⁺）=3.0mol?L^-1；
依據(jù)溶度積常數(shù)c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=

3×10-20

3.0

=3.0×10^-20 ；c²（OH^-）=

3×10-20

3.0

=10^-20；
得到c（OH^-）=10^-10mol/L，
依據(jù)水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；c（H⁺）=10^-4mol/L，溶液pH=4，
則Cu（OH）₂開始沉淀時溶液的pH為4；
殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時就認為沉淀完全，Cu（OH）₂的溶度積K_sp=3.0×10^-20，c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=3.0×10^-20；c²（OH^-）=

3×10-20

1×10-5

=3.0×10^-15；
求得c（OH^-）=5.47×10^-8mol/L；
水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；c（H⁺）=1.83×10^-7mol/L，
則pH=6.7；
常溫下Fe（OH）₃的溶度積K_sp=8.0×10^-38，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-38，c（Fe³⁺）=

8.0×10-38

(1×10-10)3

mol/L=8×10^-8mol/L，
故答案為：4；6.7；8×10^-8mol/L．

點評：本題考查了沉淀轉(zhuǎn)化的原理應(yīng)用，除雜的原理應(yīng)用，主要是溶解沉淀的轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析應(yīng)用和計算，題目難度中等．