Question

（1）在粗制CuSO₄·5H₂O晶体中常含有杂质Fe^2＋。

①在提纯时为了除去Fe^2＋，常加入合适的氧化剂，使Fe^2＋转化为Fe^3＋，下列物质可采用的是______。

A．KMnO₄ B．H₂O₂ C．氯水    D．HNO₃

②然后再加入适当物质调整溶液pH至4，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃，调整溶液pH可选用下列中的______。

A．NaOH   B．NH₃·H₂O C．CuO D．Cu(OH)₂

（2）甲同学怀疑调整溶液pH至4是否能达到除去Fe^3＋而不损失Cu^2＋的目的，乙同学认为可以通过计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe(OH)₃的溶度积K_sp＝1.0×10^－38，Cu(OH)₂的溶度积K_sp＝3.0×10^－20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10^－5mol·L^－1时就认定沉淀完全，设溶液中CuSO₄的浓度为3.0mol·L^－1，则Cu(OH)₂开始沉淀时溶液的pH为______，Fe^3＋完全沉淀[即c(Fe^3＋)≤1.0×10^－5mol·L^－1]时溶液的pH为______，通过计算确定上述方案______(填“可行”或“不可行”)。

Answer

B CD 4 3 可行

【解析】

(1)加入合适的氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，需要不能引入新的杂质；调整至溶液pH=4，使Fe3+转化为Fe(OH)3，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀；

(2)依据氢氧化铜饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢离子浓度计算Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH；结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时就认为沉淀完全，计算Fe(OH)3沉淀完全时的pH。

(1)①加入合适的氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，但不能引入新的杂质，A、C、D中会引入杂质，只有过氧化氢的还原产物为水，不引入杂质，故只有B符合；

②调整溶液至pH=4，使Fe3+转化为Fe(OH)3，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，则加含铜元素的物质与氢离子反应促进铁离子水解转化为沉淀，则C、D均可，A、B能够将铜离子也转化为沉淀，不符合，故答案为CD；

(2)Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20，溶液中CuSO4的浓度为3.0mol•L-1，c(Cu2+)=3.0mol•L-1，依据溶度积常数c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20；c2(OH-)==10-20；得到c(OH-)=10-10mol/L，依据水溶液中的离子积c(H+)×c(OH-)=10-14，则c(H+)=10-4mol/L，溶液pH=4，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为4；残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时就认为沉淀完全，Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38，c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-38；c3(OH-)==1.0×10-33，则c(OH-)=1×10-11mol/L；水溶液中的离子积c(H+)×c(OH-)=10-14；c(H+)=1×10-3mol/L，则pH=3；通过计算可知pH=4能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的，则方案可行。