Question

1．以下是25℃時幾種難溶電解質的溶解度：

難溶電解質	Mg（OH）2	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
溶解度/g	9×10-4	1.7×10-6	1.5×10-4	3.0×10-9

在無機化合物的提純中，常利用難溶電解質的溶解平衡原理除去某些雜質離子．例如：
①為了除去氯化銨中的雜質Fe³⁺，先將混合物溶于水，再加入一定量的試劑反應，過濾結晶即可；
②為了除去氯化鎂晶體中的雜質Fe³⁺，先將混合物溶于水，加入足量的氫氧化鎂，充分反應，過濾結晶即可；
③為了除去硫酸銅晶體中的雜質Fe²⁺，先將混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，調節溶液的pH=4，過濾結晶即可．
請回答下列問題：
（1）上述三種除雜方案都能夠達到很好的效果，Fe³⁺、Fe²⁺都被轉化為Fe（OH）₃（填化學式）而除去．
（2）①中加入的試劑應該選擇氨水為宜，其原因是不會引入新的雜質．
（3）②中除去Fe³⁺所發生的離子方程式為2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s）．
（4）下列與方案③相關的敘述中，正確的是ACDE．
A．H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過程中不引進雜質，不產生污染
B．將Fe²⁺氧化為Fe³⁺的主要原因是Fe（OH）₂沉淀比Fe（OH）₃沉淀較難過濾
C．調節溶液pH=4可選擇的試劑是氫氧化銅或堿式碳酸銅
D．Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在．

Answer 1

分析 ①中為了不引入其他雜質離子，應加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氫氧化鈉溶液；
②中根據溶解度表可知Mg（OH）₂易轉化為Fe（OH）₃，因此在氯化鎂溶液中加入足量的Mg（OH）₂可除去Fe³⁺；
③由于Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，所以一般將Fe²⁺先氧化成Fe³⁺，再調節溶液的pH=4，形成Fe（OH）₃沉淀；
（1）Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，上述三個除雜方案都能夠達到很好的效果，Fe²⁺、Fe³⁺都被轉化為Fe（OH）₃而除去；
（2）除去鐵離子，可加入氨水，防止引入其它雜質；
（3）除去氯化鎂晶體中的雜質Fe³⁺，加入氫氧化鎂，可消耗酸，調節溶液pH，促進水解；
（4）A．根據H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過程中不引進雜質、不產生污染；
B．根據Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，形成Fe（OH）₂沉淀Fe²⁺沉淀不完全；
C．原來溶液是酸性較強，加入氫氧化銅或堿式碳酸銅可以與H⁺反應．H⁺反應后，PH增大，當PH=4的時候，Fe（OH）₃完全沉淀，而Cu²⁺還沒沉淀，加入氫氧化銅或堿式碳酸銅是固體，不會引入新的雜質；
D．根據溶度積計算；
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀．

解答 解：①中為了不引入其他雜質離子，應加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氫氧化鈉溶液；
②中根據溶解度表可知Mg（OH）₂易轉化為Fe（OH）₃，因此在氯化鎂溶液中加入足量的Mg（OH）₂可除去Fe³⁺；
③由于Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，所以一般將Fe²⁺先氧化成Fe³⁺，再調節溶液的pH=4，形成Fe（OH）₃沉淀；
（1）由以上分析可知Fe³⁺、Fe²⁺ 都被轉化為Fe（OH）₃沉淀，故答案為：Fe（OH）₃；
（2）①中為了不引入其他雜質離子，應加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氫氧化鈉溶液，故答案為：氨水；不會引入新的雜質；
（3）②中根據溶解度表可知Mg（OH）₂易轉化為Fe（OH）₃，發生Fe³⁺：2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s），
故答案為：2Fe³⁺（aq）+3Mg（OH）₂（s）═3Mg²⁺（aq）+2Fe（OH）₃（s）；
（4）A．H₂O₂是綠色氧化劑，還原產物為水，在氧化過程中不引進雜質、不產生污染，故A正確；
B．Fe（OH）₂的溶解度大于Fe（OH）₃，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺的主要原因是防止沉淀不完全，故B錯誤；
C．原來溶液是酸性較強，加入氫氧化銅或堿式碳酸銅可以與H⁺反應．H⁺反應后，PH增大，當PH=4的時候，Fe（OH）₃完全沉淀，而Cu²⁺還沒沉淀．而氫氧化銅或堿式碳酸銅是固體，不會引入新的雜質，故C正確；
D．由表中數據可知Cu（OH）₂的溶解度為1.7×10^-6g，則飽和溶液的c（OH^-）=2c（Cu（OH）₂）=$\frac{\frac{1.7×1{0}^{-6}g}{98g/mol}}{0.1L}×2$≈3.4×10^-7mol/L＞1×10^-10mol/L，所以Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中，故D正確；
E．由表中數據可知Fe（OH）₃的溶解度為3×10^-9g，則飽和溶液的c（OH^-）=3c（Fe（OH）₃）=$\frac{\frac{3×1{0}^{-9}}{107g/mol}}{0.1L}×3$=3.0×10^-10mol/L，則在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀，Fe³⁺一定不能大量存在，故E正確；
故選：ACDE．

點評 本題以難溶電解質的溶解平衡為載體綜合考查物質的分離、提純，為高頻考點，側重學生的分析、實驗能力的考查，注意把握鹽類水解的原理以及溶解平衡的理解和運用，難度中等．