Question

15．用含少量鐵的氧化物的氧化銅制取硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O）．有如圖甲操作：

已知：在pH為4～5時，Fe³⁺幾乎完全水解而沉淀，而此時Cu²⁺卻幾乎不水解．
（1）溶液A中的金屬離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺．能檢驗溶液A中Fe²⁺的試劑為a（填編號，下同）．
a．KMnO₄     b．（NH₄）₂S    c．NaOH      d．KSCN
（2）欲用（1）中選擇的檢驗試劑測定溶液A中Fe^2-的濃度，如圖乙的滴定方式中（夾持部分略去），最合理的是b（填序號）寫出滴定反應的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O
（3）在上述流程中，要得到較純的產品，試劑可選用cde．
a．NaOH    b．FeO     c．CuO     d．Cu（OH）₂    e．Cu₂（OH）₂CO₃
（4）為了測定制得的硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O）中x的值，某興趣小組設計了實驗方案：稱取mg晶體溶于水，加入足量氫氧化鈉溶液、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質量不再減輕為止，冷卻，稱量所得固體的質量為ng．據此計算得x=$\frac{40（m-2n）}{9n}$（用含m、n的代數式表示）．

Answer 1

分析 用含少量鐵的氧化物的氧化銅加入稀硫酸可得到溶液A含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，調節溶液pH=2并加入氧化劑可將Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，加入試劑CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，調節溶液pH使Fe³⁺生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后濾液為硫酸銅溶液，經蒸發結晶可得到硫酸銅晶體，以此解答該題．

解答 解：用含少量鐵的氧化物的氧化銅加入稀硫酸可得到溶液A含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，調節溶液pH=2并加入氧化劑可將Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，加入試劑CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，調節溶液pH使Fe³⁺生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后濾液為硫酸銅溶液，經蒸發結晶可得到硫酸銅晶體，
（1）Fe²⁺具有還原性，可被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使高錳酸鉀溶液褪色，與KSCN不反應，加入硫化銨、氫氧化鈉溶液可生成CuS、氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀而不能檢驗Fe²⁺，只有a正確，
故答案為：a；
（2）用高錳酸鉀測定溶液A中Fe^2-的濃度，因高錳酸鉀具有強氧化性，應放在酸式滴定管中，發生反應的離子式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：b；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（3）溶液B中含有Fe³⁺、Cu²⁺，為除去Fe³⁺，可加入試劑CuO、Cu（OH）₂ 或Cu₂（OH）₂CO₃，調節溶液pH使Fe³⁺生成氫氧化鐵沉淀而除去，避免引入新雜質，
故答案為：cde；
（4）稱取mg硫酸銅晶體，加入足量氫氧化鈉溶液生成氫氧化銅、過濾、沉淀洗滌后用小火加熱至質量不再減輕為止，最后得到沉淀為CuO，質量為ng，則n（CuO）=$\frac{n}{80}$mol，
則n（CuSO₄）=n（CuO）=$\frac{n}{80}$mol，
m（CuSO₄）=$\frac{n}{80}$mol×160g/mol=2ng，
m（H₂O）=（m-2n）g，
n（H₂O）=$\frac{m-2n}{18}$mol，
x=$\frac{n（H{\;}_{2}O）}{n（CuSO{\;}_{4}）}$=$\frac{\frac{m-2n}{18}}{\frac{n}{80}}$=$\frac{40（m-2n）}{9n}$，
故答案為：$\frac{40（m-2n）}{9n}$．

點評 本題考查物質的制備，為高頻考點和常見題型，側重于學生的分析、實驗和計算能力得到考查，注意把握實驗的原理以及物質的性質，為解答該類題目的關鍵，注意掌握實驗基本操作和流程分析，題目難度中等．