Question

（12分）孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。某工廠以孔雀石為主要原料制備 CuSO₄·5H₂O及納米材料G，主要步驟如下：

已知該條件下，通過調節(jié)溶液的酸堿性而使Fe³⁺、Fe²⁺、Cu^{2 +}生成沉淀的pH 分別如下：

物質	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

請回答下列問題：

（1）在相同溫度時溶度積的相對大�。篕sp[Fe(OH)₂]______(填“>”或“<”)Ksp[Cu(OH)₂]。

（2）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。試劑①是一種氧化劑，目的是氧化_____________（填離子符號） 。該工廠選用試劑①最好為下列中的          （填代號）。

  a.  Na₂O₂  b. H₂O₂   c. Cl₂          d. KSCN

（3）根據(jù)下圖有關數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上氧化操作時應采取的措施是溶液溫度控制在_______℃，pH控制在________，氧化時間為________小時左右。

（4）向溶液B中加入試劑②的化學式為_______，操作Ⅰ的名稱是_________。

（5）欲測定溶液A中Fe²⁺的濃度，可用KMnO₄標準溶液滴定，反應中MnO₄^-被還原為Mn²⁺，則該反應的離子方程式為_____________________________________________。取A溶液20.00 mL，用去0.0240 mol/L KMnO₄溶液16.00 mL時恰好達到滴定終點，則A溶液中Fe²⁺濃度為                  。

 

Answer 1

【答案】

（12分）⑴  >（1分 ）    (2) Fe²⁺　（1分）b （1分 ）

（3） 80    1.5    4 （3分）     （4）CuO（1分 ）  過濾（1分 ）

（5）MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O   （2分） 0.096mol/L （2分）

【解析】

（1）由表格數(shù)據(jù)可看出，Cu²⁺、Fe²⁺開始沉淀的PH分別為4.7、7.6，即Cu²⁺所需OH^—的濃度小，由Ksp定義式可知Ksp[Cu(OH)₂]相對較小。

（2）要制備硫酸銅，則必須出去鐵離子和亞鐵離子。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知要通過沉淀法直接出去亞鐵離子，則銅離子也將被同時除去，所以應該把亞鐵離子氧化生成鐵離子，然后再通過沉淀法出鐵離子。因為當氫氧化鐵完全沉淀后，銅離子還留在溶液中。所選擇的氧化劑不能再引入新的雜質，所以應該選擇綠色氧化劑雙氧水。

（3）根據(jù)圖像可知，在80℃pH等于1.5時轉化率最高，所以應該控制的條件就是溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時間為4小時左右。

（4）要得到氫氧化鐵沉淀，就有增大溶液的pH，同時還不能引入雜質，所以可選擇氧化銅。要分離固液混合物，需要過濾。

（5）參加反應的高錳酸鉀是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高錳酸鉀氧化亞鐵離子的方程式為MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺="==" Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O，所以消耗的亞鐵離子為0.000384mol×5＝0.00192mol，所以濃度為