某同學(xué)用工業(yè)硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))制備純凈的CuSO4·5H2O。工藝流程如下
(部分操作和條件略):
I.取工業(yè)硫酸銅固體,用稀硫酸溶解,過(guò)濾。
II.向?yàn)V液中滴加H2O2溶液,稍加熱。
III.向II的溶液中加入CuO粉末至pH=4。
IV.加熱煮沸,過(guò)濾,濾液用稀硫酸酸化至pH=1。
V.蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,得晶體。
已知部分陽(yáng)離子生成氫氧化物的pH、Ksp(25℃)如下表:
物質(zhì)
Fe(OH)3
Fe (OH)2
Cu(OH)2
開(kāi)始沉淀時(shí)pH
2.7
7.6
4.7
完全沉淀時(shí)pH
3.7
9.6
6.7
Ksp
4.0×10–38
8.0×10–16
2.2×10–20
 
(1)II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是                                               。
(2)II中將Fe2+氧化為Fe3+的目的是                                             。
(3)用K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)驗(yàn)證II中Fe2+是否轉(zhuǎn)化完全的現(xiàn)象是                。
(4)III中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是                                              
通過(guò)計(jì)算說(shuō)明在此條件下的溶液中Fe3+是否沉淀完全________________________(提示:當(dāng)溶液中某離子濃度小于1.0×10–5 mol/L時(shí)可認(rèn)為該離子沉淀完全)。
(5)應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋IV中“濾液用稀硫酸酸化”的原因                  
(1)2Fe2+ +H2O2+2H+=2Fe3++2H2O   (2分) (2)在調(diào)節(jié)pH=4時(shí),只將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去,而不會(huì)使Cu2+轉(zhuǎn)化為沉淀。(表述合理即可得分)      (2分)
(3)若有藍(lán)色沉淀生成,說(shuō)明Fe2+沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化;若沒(méi)有藍(lán)色沉淀生成,說(shuō)明Fe2+已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化。(只答出其中一種情況,表述正確得滿分。)    (1分)
(4)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+  CuO+2H+=Cu2++ H2O (或只書(shū)寫(xiě)第二個(gè)反應(yīng)也可得分)
或2Fe3++3CuO+3H2O=2Fe(OH)3+3Cu2+       (2分)
c(Fe3+)==4.0×10–8 mol·L–1<1.0×10–5 mol·L–1,故Fe3+沉淀完全  (2分)
(5)用稀硫酸酸化至pH=1,可以抑制Cu2+在加熱過(guò)程中水解,以獲得純凈的硫酸銅晶體。(表述合理即可得分)    (1分)

試題分析:(1)由于溶液中含有亞鐵離子,需要將其氧化為鐵離子除去。雙氧水具有氧化性,因此向?yàn)V液中滴加H2O2溶液,稍加熱的目的是除去亞鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+ +H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(2)由于亞鐵離子沉淀時(shí)的pH值大于銅離子沉淀時(shí)的pH值,而鐵離子完全沉淀時(shí)的pH值是3.7,所以II中將Fe2+氧化為Fe3+的目的是在調(diào)節(jié)pH=4時(shí),只將Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去,而不會(huì)使Cu2+轉(zhuǎn)化為沉淀。
(3)由于鐵氰化鉀與亞鐵離子結(jié)合產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,據(jù)此可以檢驗(yàn)亞鐵離子。即若有藍(lán)色沉淀生成,說(shuō)明Fe2+沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化;若沒(méi)有藍(lán)色沉淀生成,說(shuō)明Fe2+已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化。
(4)氧化銅能消耗氫離子,降低溶液的酸性,從而產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀,因此反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+  CuO+2H+=Cu2++ H2O;氫氧化鐵的溶度積常數(shù)是4.0×10–38,則當(dāng)溶液中OH等于10-10mol/L時(shí),則此時(shí)溶液中c(Fe3)==4.0×10-8 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1,故Fe3沉淀完全。
(5)由于銅離子水解,溶液顯酸性,所以用稀硫酸酸化至pH=1,可以抑制Cu2+在加熱過(guò)程中水解,以獲得純凈的硫酸銅晶體。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的敘述,不正確的是
A.稀醋酸加水稀釋?zhuān)姿犭婋x程度增大,溶液的pH升高
B.在CH3COONa溶液中加入適量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3 COO
C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體,溶液中c(Ba2+)減小
D.常溫下,pH =2的鹽酸與pH =12的氨水等體積混合所得溶液中:c(Cl)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

某能使酚酞變紅的無(wú)色透明的溶液中能大量共存離子組是(      )
A.Fe3 K SO42- NO3-B.Mg2 NH4+ SO42- Cl
C.Na K SO42- NO3-D.K Na MnO4- SO42-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

有一瓶無(wú)色溶液,可能含有Na+、K+、Al3+、Mg2+、NH4+、Cl、SO42、HCO3、MnO4離子中的幾種。為確定其成分,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):①取少許溶液,逐漸加入過(guò)量的Na2O2固體,產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的氣體和白色沉淀且白色沉淀逐漸增多后又部分溶解;②另取部分溶液,加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生;③用潔凈的鉑絲蘸取原溶液在酒精燈火焰上灼燒,觀察到黃色火焰。下列推斷正確的是       (     )
A.肯定有Na+、Al3+、Mg2+、SO42B.肯定有Na+、Mg2+、Al3+、HCO3
C.肯定沒(méi)有K+、HCO3、MnO4D.肯定沒(méi)有K+、NH4+、Cl

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列離子在堿性溶液中能大量共存,并且溶液為無(wú)色透明的是
A.Na+、Cu2+、SO、OHB.K+、Ba2+、Cl、NO3
C.Na+、Cl、Ca2+、MnO4D.Na+、HCO3、SO42、Cl

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

(1)三種弱酸HA、H2B、HC,電離常數(shù)為1.8×105、5.6×1011、4.9×1010、4.3×107(數(shù)據(jù)順序已打亂),已知三種酸和它們的鹽之間能發(fā)生以下反應(yīng):
①HA+HB(少量)=A+H2B    ②H2B(少量)+C=HB+HC
③HA(少量)+C=A+HC
若H2B的Ka1=4.3×107,則另二種酸對(duì)應(yīng)的電離常數(shù)分別為(根據(jù)已知數(shù)據(jù)填
空):HA的Ka=   ,HC的Ka=   
(2)25 ℃時(shí)0.1 mol·L-1的H2R水溶液中,用氫氧化鈉來(lái)調(diào)節(jié)溶液pH,得到含有H2R、
HR、R2三種微粒的溶液。當(dāng)c(Na+)=c(R2)+c(HR)+c(H2R)時(shí)溶液的溶質(zhì)
   (填化學(xué)式)。
(3)下圖是某水溶液在pH從0至14的范圍內(nèi)H2CO3、HCO3、CO32三種成分平衡時(shí)的組成分?jǐn)?shù)。

①下列敘述正確的是   
A.此圖是1.0 mol·L1碳酸鈉溶液滴定1.0 mol·L1 HCl溶液的滴定曲線
B.在pH分別為6.37及10.25時(shí),溶液中c(H2CO3)=c(HCO3)=c(CO32)
C.人體血液的pH約為7.4,則CO2在血液中多以HCO3形式存在
D.若用CO2和NaOH反應(yīng)制取NaHCO3,宜控制溶液的pH為7~9之間
②已知Ksp(CaCO3)=5.0×109,在10 mL 0.02 mol·L1的Na2CO3溶液中,加入某濃度的鹽酸,調(diào)節(jié)溶液的pH=10.25,此時(shí)溶液的體積恰好為100 mL,向該溶液中加入1 mL 1×104 mol·L1的CaCl2溶液,問(wèn)是否有沉淀生成?   (填“是”或“否”)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是
A.圖①可表示將SO2氣體通入溴水時(shí)pH的變化
B.圖②表示KNO3的溶解度曲線,a點(diǎn)是80 ℃的KNO3的不飽和溶液
C.圖③表示乙酸溶液中通入氨氣至過(guò)量過(guò)程中溶液導(dǎo)電性的變化
D.圖④表示室溫下,0.100 mol/L NaOH 溶液分別滴定0.100 mol/L的鹽酸和醋酸的滴定曲線,由圖知Ⅰ為鹽酸的滴定曲線。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列各組離子在溶液中可以大量共存的是(  )
A.Na、Ba2、Cl、SO42-B.K、Na、NO3-、OH
C.OH、NH4+、Fe3、SO42-D.H、Cl、CH3COO、NO3-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

A、B、C、D四種物質(zhì)均為下列離子組成的可溶性化合物,組成這四種物質(zhì)的離子(離子不能重復(fù)組合)有:
陽(yáng)離子
Na+、Al3+、Ba2+、NH4+
陰離子
Cl、OH、CO32、SO42
 
分別取四種物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下①B溶液分別與C、D混合,均有白色沉淀生成②將A溶液逐滴滴入C溶液中,有沉淀生成,繼續(xù)滴加A溶液時(shí),沉淀減少直至完全消失③A與D兩種固體混合有氣體生成,該氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試液變藍(lán)④用石墨電極電解B溶液,在陽(yáng)極上產(chǎn)生一種有刺激性氣味的氣體
回答下列問(wèn)題:
(1)A所含的陽(yáng)離子和C所含陽(yáng)離子的半徑大小____>______(填離子符號(hào))。B所含的陰離子是________
(2)C溶液呈___性(填“酸性”或“堿性”),其原因是__________________
(用離子方程式解釋?zhuān)。D的化學(xué)式是____________
(3)以Pt為電極電解1L0.1mol/LB的水溶液,當(dāng)電路中通過(guò)0.1mol電子時(shí),
溶液的pH為_(kāi)______(設(shè)電解過(guò)程溶液體積不變),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 _____
(4)若將④陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體通入A溶液中至恰好完全反應(yīng)時(shí),則溶液中各離子
濃度由大到小的排列順序?yàn)開(kāi)_________________________

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