Question

CuSO₄是一種重要的化工原料
（1）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⁺，常加入合適氧化劑，使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，下列物質(zhì)可采用的是

B

．（用符號(hào)表示，下同）
A．KMnO₄   　  B．雙氧水 　　     C．氯水        D．HNO₃
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．氨水            C．CuO         D．Cu（OH）₂
（2）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(guò)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^-20，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(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為

4

，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)溶液的pH為

3.3

，通過(guò)計(jì)算確定上述方案

可行

（填“可行”或“不可行”）．
（3）硫酸銅晶體的溶解度雖大，但溶解過(guò)程較慢，實(shí)驗(yàn)室常用熱水配制以加快溶解速率，但常常會(huì)產(chǎn)生渾濁，請(qǐng)用文字簡(jiǎn)要說(shuō)明原因

Cu²⁺水解產(chǎn)生Cu（OH）₂是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解，故產(chǎn)生渾濁

，如何才能用熱水配制出澄清的較濃的CuSO₄溶液

應(yīng)加入少量H₂SO₄

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)除雜質(zhì)至少要滿(mǎn)足兩個(gè)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)，調(diào)整溶液的pH時(shí)，加入的物質(zhì)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)粒子．以此來(lái)解答；
（2）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；
（3）根據(jù)鹽類(lèi)的水解是吸熱過(guò)程以及升溫對(duì)平衡的影響來(lái)解答；根據(jù)生成物濃度對(duì)水解平衡的影響來(lái)解答．

解答：解：（1）除雜質(zhì)至少要滿(mǎn)足兩個(gè)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(gè)選項(xiàng)中，只有雙氧水氧化后生成水，雙氧水受熱見(jiàn)光易分解，沒(méi)有多余雜質(zhì)；調(diào)整溶液的pH時(shí)，加入的物質(zhì)不能引進(jìn)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(jìn)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(jìn)新的雜質(zhì)離子，故選CD．
故答案為：B；CD；
（2）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^-）=3.0×10^-20 ；c²（OH^-）=

3×10-20

3.0

=10^-22；得到c（OH^-）=10^-10mol/L，依據(jù)水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14；求的c（H⁺）=10^-4mol/L，溶液pH=4，則Cu（OH）₂開(kāi)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^-）=

8.0×10-38

1×10-5

=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(guò)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：4；3.3；可行．
（3）因Cu²⁺水解產(chǎn)生Cu（OH）₂，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解，故產(chǎn)生渾濁；硫酸濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，能得到澄清的較濃的CuSO₄溶液，
故答案為：Cu²⁺水解產(chǎn)生Cu（OH）₂是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解，故產(chǎn)生渾濁；應(yīng)加入少量H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)算，題目難度中等．