Question

【題目】（10分）（1）在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質Fe2+。在提純時為了除去Fe2+，常加入合適氧化劑，使Fe2+氧化為Fe3+，下列物質可采用的是________。

A. KMnO4B. H2O2C. Cl2水 D. HNO3

然后再加入適當物質調整至溶液pH=4，使Fe3+轉化為Fe(OH)3，可以達到除去Fe3+而不損失CuSO4的目的，調整溶液pH可選用下列中的________。

A. NaOH B. NH3·H2O C. CuO D. Cu(OH)2

（2）甲同學懷疑調整至溶液pH=4是否能達到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的，乙同學認為可以通過計算確定，他查閱有關資料得到如下數據，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20，通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol·L-1時就認為沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1，則Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為________，Fe3+完全沉淀時溶液的pH為________，通過計算確定上述方案________（填“可行”或“不可行”）。

Answer 1

【答案】（1）B CD　（2）4 3.3 可行

【解析】（1）本題中將亞鐵離子氧化為鐵離子的最好試劑是過氧化氫，因為過氧化氫做氧化劑的還原產物是水，這樣不會引入雜質。而其他選項都會引入之前溶液中不存在的元素，例如：K、Mn、Cl、N等，所以答案為B。加入物質的目的是為了提高溶液pH，所以應該加入可以與酸反應的物質。但是只需要調節pH至3.8，所以不需要太強的堿。另外，也要保證在此過程中不引入雜質。氫氧化鈉堿性太強，而且氫氧化鈉和氨水都會引入雜質。所以答案為CD。

（2）開始沉淀的要求是QC大于KSP，即QC = c(Cu2+)×c2(OH-) = 3.0 × c2(OH-)＞Ksp=3.0×10-20，CuSO4的濃度為3.0 mol·L-1，所以c(OH-)=1.0×10-10 mol·L-1，pH=4。當鐵離子完全沉淀時，應該認為鐵離子的濃度為1×10-5 mol·L-1，此時該溶液是氫氧化鐵的飽和溶液，所以Qc=KSP。即QC = c(Fe3+)×c3(OH-) = Ksp=8.0×10-38，因為c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1，所以c(OH-)=2.0×10-11 mol·L-1，由水的離子積得到c(H+)=5.0×10-4 mol·L-1，對5.0×10-4 mol·L-1取負對數得到。經過上述計算得到：鐵離子完全沉淀時，銅離子還沒有開始沉淀，所以方案可行。