Question

3．（1）某溫度下，在Ca（OH）₂（Ksp=5.5×10^-6）、Mg（OH）₂（Ksp=3.2×10^-11）、AgCl（Ksp=1.8×10^-10）三種物質(zhì)中，溶解度最小的是AgCl．
（2）在粗制CuSO₄•5H₂O晶體中常含有雜質(zhì)Fe²⁺．在提純時(shí)為了除去Fe²⁺，常加入氧化劑，使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，下列物質(zhì)最合適的是B
A．KMnO₄      　 B．H₂O₂   　　  C．Cl₂ 水  　　    D．HNO₃
已知KMnO₄氧化Fe²⁺時(shí)，生成Mn²⁺離子，試寫出酸性KMnO₄與Fe²⁺反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；然后再加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整至溶液pH=4，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，可以達(dá)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．CuCO₃           D．Cu（OH）₂
（3）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K_sp=8.0×10^-38，Cu（OH）₂的溶度積K_sp=3.0×10^-18，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol•L^-1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO₄的濃度為3.0mol•L^-1，則Cu（OH）₂開始沉淀時(shí)溶液的pH為5，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)溶液的pH為3.3（已知lg2=0.3，lg5=0.7），通過計(jì)算確定上述方案可行（填“可行”或“不可行”）

Answer 1

分析 （1）化學(xué)式相似的物質(zhì)的溶度積常數(shù)越小，物質(zhì)越難溶，溶解度越小；
（2）加入合適氧化劑，使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，不能引入新的雜質(zhì)；KMnO₄氧化Fe²⁺時(shí)，生成Mn²⁺離子，所以酸性KMnO₄與Fe²⁺反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，調(diào)整至溶液pH=4，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，可以達(dá)到除去Fe³⁺而不損失CuSO₄的目的，則加含銅元素的物質(zhì)與氫離子反應(yīng)促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀；
（3）依據(jù)氫氧化銅飽和溶液中溶度積常數(shù)計(jì)算溶液中的氫離子濃度計(jì)算PH；結(jié)合氫氧化鐵溶度積和殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol•L^-1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全．

解答 解：（1）化學(xué)式相似的物質(zhì)的溶度積常數(shù)越小，物質(zhì)越難溶，溶解度越小，可知常溫下在水中溶解能力Ca（OH）₂＞Mg（OH）₂，AgCl中，c（Ag⁺）=$\sqrt{1.8×1{0}^{-10}}$≈1×10^-5，Mg（OH）₂中，c（Mg²⁺）=$\root{3}{3.2×1{0}^{-11}}$≈1×10^-4，故Mg（OH）₂溶解度大，故溶解度最小的是AgCl，故答案為：AgCl；
（2）加入合適氧化劑，使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，不能引入新的雜質(zhì)，A、C、D中會(huì)引入雜質(zhì)，只有過氧化氫的還原產(chǎn)物為水，不引入雜質(zhì)，故只有B符合；
KMnO₄氧化Fe²⁺時(shí)，生成Mn²⁺離子，所以酸性KMnO₄與Fe²⁺反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，調(diào)整至溶液pH=4，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，可以達(dá)到除去Fe³⁺而不損失CuSO₄的目的，則加含銅元素的物質(zhì)與氫離子反應(yīng)促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，則C、D均可，A、B將銅離子轉(zhuǎn)化為沉淀，不符合，
故答案為：B；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；CD；
（3）Cu（OH）₂的溶度積K_sp=3.0×10^-18，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^-）=3.0×10^-18，c²（OH^-）=$\frac{3.0×1{0}^{-18}}{3}$=10^-18；
得到c（OH^-）=10^-9mol/L，
依據(jù)水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14，c（H⁺）=10^-5mol/L，溶液pH=5，
則Cu（OH）₂開始沉淀時(shí)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(shí)就認(rèn)為沉淀完全，F(xiàn)e（OH）₃的溶度積K_sp=8.0×10^-38，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-38；c³（OH^-）=$\frac{8.0×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}$=8.0×10^-33；求的c（OH^-）=2×10^-11mol/L；水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；c（H⁺）=5×10^-4mol/L，則pH=3.3；通過計(jì)算可知pH=4能達(dá)到除去Fe³⁺而不損失Cu²⁺的目的，則方案可行，
故答案為：5；3.3；可行．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離提純方法的選擇和應(yīng)用，涉及鹽類水解，注重高頻考點(diǎn)的考查，題目難度不大．