【題目】某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“2Fe3+ + Cu =2Fe2+ + Cu2+”的實(shí)驗(yàn)中觀察到溶液顏色由棕黃色變?yōu)闇\綠色,且產(chǎn)生灰白色沉淀。發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。

實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)1

充分振蕩,棕黃色溶液逐漸變淺,最后呈淺綠色,有灰白色固體產(chǎn)生

實(shí)驗(yàn)1中所得溶液的顏色比預(yù)期的淺,針對(duì)其原因進(jìn)行探究。

1)甲認(rèn)為:實(shí)驗(yàn)后,溶液中c (Cu2+)應(yīng)為0.5 mol/L!叭芤侯伾珳\”是c (Cu2+)低于0.5 mol/L造成的。 配制含0.5 mol/L CuCl2____________mol/L FeCl2混合溶液,觀察溶液的顏色。該溶液為藍(lán)綠色,明顯比實(shí)驗(yàn)所得溶液顏色深,說明_________________________。

2)甲進(jìn)一步研究認(rèn)為,“溶液顏色淺”與產(chǎn)生了灰白色固體有關(guān)。

甲查閱資料如下,猜想灰白色固體可能含有CuCl。

資料:CuCl是白色固體,不溶于水、硫酸,可溶于氨水。

為探究灰白色固體成分,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下:

方案1

用蒸餾水將實(shí)驗(yàn)1中的灰白色固體混合物洗凈,取少量,加入過量稀硝酸,如果有白色固體剩余,則證明有CuCl

方案2

用蒸餾水將實(shí)驗(yàn)1中的灰白色固體混合物洗凈,取少量,加入濃氨水浸泡,過濾,向?yàn)V液中加入稀硫酸

a.按方案1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2

b.加入稀硝酸的目的是___________,反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。

c.乙認(rèn)為該方案不嚴(yán)謹(jǐn),理由是:CuCl具有還原性,被硝酸氧化后的生成物能溶于稀硝酸。

d.按方案2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3

e.加入稀硫酸時(shí),產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________,說明灰白色固體中含有CuCl。

3)綜合上述實(shí)驗(yàn),說明實(shí)驗(yàn)1所得溶液的顏色比預(yù)期淺的原因是_____________________________。

【答案】1 溶液顏色比預(yù)期的淺,是c (Cu2+)低于0.5 mol/L造成的 除去未反應(yīng)的銅 3Cu+8H++2NO === 3Cu2++2NO+4H2O 產(chǎn)生白色沉淀 Cl和足量Cu存在時(shí),由于生成了CuCl,從而使溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L

【解析】

15ml1 mol/L FeCl3溶液與足量Cu反應(yīng),理論上得到0.5 mol/L CuCl21 mol/LFeCl2混合溶液,CuCl2與過量的銅反應(yīng)生成了CuCl,從而使溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L;

2)由于CuCl具有還原性,被硝酸氧化后的生成物能溶于稀硝酸沒有白色固體剩余,檢驗(yàn)白色固體為CuCl,應(yīng)將洗凈的灰白色固體混合物加入濃氨水浸泡,過濾,向?yàn)V液中加入稀硫酸,觀察是否有白色沉淀生成;

3)由實(shí)驗(yàn)可知,反應(yīng)中生成的CuCl2與過量的銅反應(yīng)生成了CuCl,從而使溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L,CuCl的生成與ClCu的存在有關(guān)。

1)由方程式可知,5ml1 mol/L FeCl3溶液與足量Cu反應(yīng),理論上得到0.5 mol/L CuCl21 mol/LFeCl2混合溶液,實(shí)驗(yàn)中溶液顏色淺可能是CuCl2發(fā)生反應(yīng)生成CuCl導(dǎo)致c (Cu2+)低于0.5 mol/L,為確認(rèn)c (Cu2+)低于0.5 mol/L,應(yīng)該配制含0.5 mol/L CuCl21 mol/LFeCl2混合溶液,與實(shí)驗(yàn)所得混合液進(jìn)行顏色對(duì)比,若溶液顏色淺,說明溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L,故答案為:1;溶液顏色比預(yù)期的淺,是c (Cu2+)低于0.5 mol/L造成的;

2)方案1向洗凈的灰白色固體混合物加入稀硝酸,過量的銅溶于稀硝酸生成硝酸銅、一氧化氮和水,剩余固體為白色CuCl固體;方案2將洗凈的灰白色固體混合物加入濃氨水浸泡,CuCl與濃氨水反應(yīng)溶解,剩余固體為過量的銅;由于CuCl具有還原性,被硝酸氧化后的生成物能溶于稀硝酸沒有白色固體剩余,所以為驗(yàn)證白色固體為CuCl,應(yīng)向?yàn)V液中加入稀硫酸,重新生成白色CuCl固體,說明灰白色固體中含有CuCl,故答案為:除去未反應(yīng)的銅;3Cu+8H+2NO =3Cu2++2NO↑+4H2O;產(chǎn)生白色沉淀;

3)由以上實(shí)驗(yàn)可知,反應(yīng)中生成CuCl的原因是CuCl2與過量的銅反應(yīng)生成了CuCl,從而使溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L,實(shí)驗(yàn)1所得溶液的顏色比預(yù)期淺,故答案為:在Cl和足量Cu存在時(shí),由于生成了CuCl,從而使溶液中c (Cu2+)低于0.5 mol/L

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(4)_____________兩種微粒的物質(zhì)的量之和比OH的物質(zhì)的量多0.008 mol。

II.(5)在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質(zhì)Fe2+

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②然后再加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整溶液至pH=4,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,調(diào)整溶液pH可選用下列中的______。

A.NaOH B.NH3·H2O C.CuO D.Cu(OH)2

(6)甲同學(xué)懷疑調(diào)整至溶液pH=4是否能達(dá)到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的,乙同學(xué)認(rèn)為可以通過計(jì)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Ksp=1.0×10-38,Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20,通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全,設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1,則Cu(OH)2開始沉淀時(shí)溶液的pH為________,F(xiàn)e3+完全沉淀[即c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol·L-1]時(shí)溶液的pH為________。

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