Question

【題目】結合下表回答下列問題：

物質	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
溶度積/25 ℃	8.0×10－16	2.2×10－20	4.0×10－38
完全沉淀時的pH范圍	≥9.6	≥6.4	3～4

現有某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl2，為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體，按如圖步驟進行提純：

（1）最適合作氧化劑X的是_________(填字母)，加入X的目的是____________________________________。

A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4

加入的物質Y是____________(填化學式)，調至溶液pH＝4，使溶液中的Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中的c(Fe3＋)＝____________。過濾后，將所得濾液低溫蒸發、濃縮結晶，可得到CuCl2·2H2O晶體。

（2）在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體得不到純的無水CuCl2，由CuCl2·2H2O晶體得到純的無水CuCl2的合理方法是______________________________________________________。

（3）含Cr2O的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.0×10－3 mol·L－1的Cr2O，為了使廢水的排放達標，進行如下處理：

①綠礬化學式為FeSO4·7H2O，反應（I）的離子方程式為________________________________；

②若處理后的廢水中c(Cr3＋)=3.0×10－6 mol·L－1，則廢水中c(Fe3＋)= _________ mol·L－1。（Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH) 3]＝6.0×10－31）

Answer 1

【答案】 C 將Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀與Cu2＋分離 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3均可以 4．0×10－8mol·L－1 在HCl氣流中加熱CuCl2·2H2O晶體 Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 2.0×10－13

【解析】本題考查工業流程、Ksp的計算。（1）根據相關物質的溶度積常數，Fe(OH)3的溶度積最小，為了除去CuCl2溶液中含有少量的FeCl2，需要把Fe2＋氧化為Fe3＋，最適合作氧化劑X的是H2O2。為了調至溶液pH＝4，又不引入新雜質加入的物質Y是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3，使溶液中的Fe3＋完全轉化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中的c(Fe3＋)＝

= 4．0×10－8mol·L－1；（2）在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體時，因為CuCl2強酸弱堿鹽，所以Cu2+會發生水解，故得不到純的無水CuCl2，所以由CuCl2·2H2O晶體得到純的無水CuCl2必須在加熱過程中抑制其水解，所以應該再干燥的HCl氣流中加熱；（3）①根據流程可知，Cr2O72-將Fe2+氧化為Fe3+，自身還原為Cr3+，根據得失電子守恒配平：Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；②根據Ksp[Cr(OH)3]＝c((Cr3＋)c(OH-)3，所以c(OH-)3=6.0×10－31/3.0×10－6=2.0×10-25，在結合 Ksp[Fe(OH)3]＝c((Fe3＋)c(OH-)3，c(Fe3＋)=2.0×10－13。

點睛: 沉淀溶解平衡知識常用于物質的分離與提純，往往結合化工生產、實驗流程考查物質的分離提純，此類試題綜合性強，思維有深度。解答此類問題要靈活應用生成沉淀的反應條件，溶度積常數在圖像中的定量描述，學會利用溶度積計算未知離子濃度，利用溶度積規則判斷沉淀的生成與否，學會分析化工流程，抓住實驗目的和實驗步驟，綜合應用氧化還原反應、化學平衡、基本實驗操作等知識，學會獲取信息表、數據等)和加工信息，用以解決化學問題。