Question

氧化銅有多種用途，如用作玻璃著色劑、油類脫硫劑等。為獲得純凈的氧化銅，某同學(xué)用工業(yè)硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))進(jìn)行如下實驗：

經(jīng)查閱資料得知，在溶液中通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下：

物質(zhì)	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

⑴ 步驟Ⅰ的目的是除不溶性雜質(zhì)。所需操作的名稱是________、________。
⑵ 步驟Ⅱ的目的是除硫酸亞鐵。操作步驟是先滴加H₂O₂溶液，稍加熱，當(dāng)Fe²⁺轉(zhuǎn)化完全后，慢慢加入Cu₂(OH)₂CO₃粉末，攪拌，以調(diào)整溶液pH在一定范圍之內(nèi)，加熱煮沸一段時間，過濾，用稀硫酸酸化濾液至pH=1。
①寫出用H₂O₂溶液除去硫酸亞鐵的離子方程式____________________________。
②調(diào)整pH 的范圍應(yīng)該在____________之間。
⑶ 步驟Ⅲ的目的是得到CuSO₄·5H₂O晶體。操作是將溶液加熱蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)時，停止加熱，_____________，水浴加熱烘干。采用水浴加熱的原因是____                       。
⑷ 該同學(xué)用CuSO₄溶液進(jìn)行如下探究實驗：取A、B兩支試管，分別加入 2 mL  5%H₂O₂溶液，再向H₂O₂溶液中分別滴入0.1 mol·L^－１ FeCl₃和CuSO₄溶液各1 mL，搖勻，觀察到滴入FeCl₃ 溶液的試管產(chǎn)生氣泡更快，由此得到結(jié)論：Fe³⁺對H₂O₂溶液分解的催化效率比Cu²⁺高，該同學(xué)的結(jié)論是否正確________（填正確或錯誤），請說明原因                           。
（5）16克硫酸銅固體投入水中形成1升溶液，則該溶液顯      性（填“酸性”或“堿性”或“中性”），溶液中所有陽離子總數(shù)        0.1N_A（填“等于”或“大于”或“小于”），若在上述新配制溶液加入稀硫酸再加入鐵片產(chǎn)生氫氣速率會明顯加快，原因是             ；室溫下、若在上述新配制溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢栌袦\藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，當(dāng)溶液的pH=8時c（Cu²⁺）=________________mol·L^-1（K_ap[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）。

Answer 1

（17分）⑴ 溶解(2分)、過濾(2分)  ⑵①2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺＝2Fe³⁺+2H₂O(3分)      ②3.7-6.0(2分)
⑶ 冷卻結(jié)晶(2分)  防止CuSO₄·5H₂O晶體分解(2分)
⑷ 錯誤 (1分)  根據(jù)控制變量的思想，所用溶液的陰離子不同，無法比較陽離子的催化效率(2分)
（5）酸性 大于 形成原電池  2.2×10^-8

試題分析：（1）步驟Ⅰ的目的是除不溶性雜質(zhì)，所以所需操作的名稱是溶解和過濾。
（2）①雙氧水具有氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，則H₂O₂溶液除去硫酸亞鐵的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺＝2Fe³⁺+2H₂O。
②氫氧化銅開始沉淀的pH是6。0，氫氧化鐵完全沉淀的pH是3.7，所以調(diào)整pH 的范圍應(yīng)該在3.7～6.0之間。
（3）溶液加熱蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)時，停止加熱，然后冷卻結(jié)晶即可。水浴加熱便于控制溫度，可以防止CuSO₄·5H₂O晶體分解。
（4）根據(jù)控制變量的思想，所用溶液的陰離子不同，無法比較陽離子的催化效率，所以結(jié)論是錯誤的。
（5）硫酸銅溶于水，銅離子水解，溶液顯酸性。由于1個銅離子水解生成2個氫離子，所以溶液中陽離子總數(shù)是增加的。鐵能和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)，生成銅，從而構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率。溶液的pH＝8，則溶液中OH^－的濃度是10^－6mol/L，則根據(jù)氫氧化銅的溶度積常數(shù)可知，溶液中c（Cu²⁺）＝。
點評：該題是高考中的常見題型，難度大，對學(xué)生的要求高。有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計能力以及評價能力。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。