Question

下图是利用废铜屑（含杂质铁）制备胆矾（硫酸铜晶体）的流程。

 

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀	2.7	7.5	4.4
完全沉淀	3.7	9.7	6.7

请回答：   

（1）溶液B中含有的阳离子有____________________（填离子符号）。

（2）下列物质中最适宜做氧化剂X的是__________（填字母）。

a．NaClO            b．H₂O₂            c．KMnO₄

（3）加入试剂①是为了调节pH，要调整pH范围是_____________，则试剂①可以选择______________（填化学式）。

（4）沉淀D加入盐酸和铁粉，可以制得FeCl₂溶液，实验室保存FeCl₂溶液，需加入过量的铁粉，其原因是____________________________________（用离子方程式表示）。

（5）溶液E经过操作①可得到胆矾，操作①为________________________、过滤、洗涤。

（6）已知溶液中c（Cu²⁺）与pH的关系为lgc（Cu²⁺）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu²⁺）为1mol/L，此时溶液中的Fe³⁺能否沉淀完全：___________（填“能”或“否”） 。

Answer

Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+ b 3.7 ～4.4 CuO【或Cu(OH)2或CuCO3】 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 蒸发浓缩、冷却结晶 能

【解析】

灼烧废铜屑，Cu反应生成CuO、Fe被氧化生成Fe3O4，A的成分为CuO、Fe3O4，A与足量稀硫酸反应生成CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，B中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和稀硫酸，加入氧化剂X得到溶液C，X能氧化亚铁离子生成铁离子但是不能引进新的杂质，则X为H2O2，加入试剂①是为了调节pH，加入的物质能和氢离子反应但是不能引进新的杂质，过滤得到的沉淀D为Fe(OH)3，溶液E为CuSO4，从溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾，据此解答。

（1）A中含有CuO、Fe3O4，A和稀硫酸反应且稀硫酸过量导致溶液B中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和稀硫酸，所以B中含有阳离子为Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+；

（2）氧化剂X能氧化亚铁离子生成铁离子且不能引进新的杂质，双氧水被还原为水，不引进新的杂质，但是次氯酸钠和高锰酸钾溶液能引进新的杂质，所以选双氧水，故答案为b；

（3）加入试剂①是为了调节pH，试剂①能和氢离子反应且不能引进新的杂质，该试剂为CuO或Cu(OH)2或CuCO3，由于是沉淀铁离子，而不沉淀铜离子，所以根据表中数据可知要调整pH范围是3.7～4.4；

（4）亚铁离子不稳定，易被空气氧化生成铁离子，因此实验室保存FeCl2溶液，需加入过量的铁粉，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+＝3Fe2+；

（5）溶液E为硫酸铜，硫酸铜溶液经过操作①可得到胆矾，由于硫酸铜易溶于水，则操作①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；

（6）已知溶液中c（Cu2+）与pH的关系为lgc（Cu2+）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu2+）为1mol/L，则此时溶液的pH＝（8.6－lg1）÷2＝4.3＞3.7，所以溶液中的Fe3+能沉淀完全。