Question

（15分）某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，取该矿样为原料生产CuC1₂·2H₂O 晶体。

已知：常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH 见下表。

金属离子	氢氧化物开始沉淀的pH	氢氧化物沉淀完全的pH
Fe^2+	7.0	9.0
Fe^3+	1.9	3.2
Cu^2+	4.7	6.7

回答下列问题：

（l）步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中，可使用常见化学物质利用上图所示装置制取氧气，试写出熟悉的符合上述条件的两个化学方程式：______________________、______________________。

（2）焙烧产生的尾气中含有的一种气体是形成酸雨的污染物，若将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：____________________、__________________。

（3）步骤②酸浸过程中，需要用到3 mol · L^-1的盐酸100 mL，配制该盐酸溶液时，除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的仪器有_______________________________________。

（4）步骤④加入物质X的目的是_________________________________________，物质X 可以选用下列物质中的______________________。

（A）氢氧化钠          （B）稀盐酸          （C）氨水          （D）氧化铜

（5）当溶液中金属离子浓度低于1×10^-5 mol · L^-1时，认为该金属离子沉淀完全，则Ksp[Fe(OH)₂]=_____。

Answer

（1）2H2O2 === 2H2O + O2 ↑，2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2 ↑。

       （2）2H2SO3+O2=2H2SO4，2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 ，2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4                                               

（3）100 mL容量瓶、量筒。

       （4）调控溶液的pH，使Fe3+以Fe(OH)3沉淀的形式析出，D。

       （5）1×10-15。

【解析】

试题分析：（1）根据装置图可知是固液不加热制气体，所以用H2O2和Na2O2来制取O2反应方程式为：2H2O2 === 2H2O + O2 ↑，2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2 ↑。（2）尾气中含有的是SO2，SO2没有强氧化性不能与NH3反生氧化还原反应，SO2有较强的还原性，可以被空气中的O2所氧化，所以可能发生的氧化还原反应为2H2SO3+O2=2H2SO4，2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 ，2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4（3）配制3mol · L-1的盐酸100 mL除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的仪器有100 mL容量瓶、量筒。（4）根据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH可知，只要调节pH值，就可以Fe3+以Fe(OH)3沉淀的形式析出，达到除杂的目的。为了不引入新杂质，还能调节pH值，所以选铜的难溶物，如CuO、Cu(OH)2、CuCO3等。（5）Fe(OH)2完全沉淀的pH是9.0，所以Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1×10-5×(1×10-5)2=1×10-15。

考点：沉淀的转化