13.某化學(xué)活動小組按下圖所示流程由粗氧化銅樣品(含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì))制取無水硫酸銅.

已知Fe3+、Cu2+、Fe2+三種離子在水溶液中形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下圖所示:

請回答下列問題:
(1)溶液A中所含溶質(zhì)為CuSO4、FeSO4、H2SO4;物質(zhì)X應(yīng)選用②(填序號),目的是將亞鐵離子氧化成鐵離子
①氯水       ②雙氧水        ③鐵粉         ④高錳酸鉀
(2)③操作中加入的試劑還可以換為BD(填字母序號)
A.NaOH     B.CuO      C.氨水     D.Cu2(OH)2CO3
(3)③操作中pH調(diào)為4的目的是使Fe3+沉淀完全,生成Fe(OH)3

分析 將粗氧化銅(含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì))溶于過量硫酸,生成FeSO4、CuSO4,然后過濾,得到沉淀I為不溶于酸的雜質(zhì),溶液A中溶質(zhì)為FeSO4、CuSO4和H2SO4,向溶液A中加入X調(diào)節(jié)pH過濾,得到溶液B,向溶液B中加入Cu(OH)2調(diào)節(jié)pH過濾,得到沉淀II,除去FeSO4、CuSO4和H2SO4中的FeSO4,根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知,應(yīng)該先將FeSO4氧化為鐵鹽,為不引進新的雜質(zhì),氧化劑X應(yīng)該為Cl2或H2O2,然后向溶液中加入Cu(OH)2調(diào)節(jié)溶液的pH,所以沉淀II為Fe(OH)3,然后將溶液C蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO4•5H2O,最后在HCl氛圍中加熱CuSO4•5H2O得到CuSO4
(1)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和藥品的用量來分析溶液A中所含溶質(zhì);獲得純凈的硫酸銅晶體,選用除去鐵離子和亞鐵離子,由于亞鐵離子不易完全除去,應(yīng)該使用氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子,并且選用的氧化劑不能引進雜質(zhì)離子、不能污染空氣,據(jù)此進行解答;
(2)加入堿式碳酸銅或氧化銅后,不引入新的雜質(zhì),并可降低溶液中H+濃度,控制溶液的pH在3.7~5.2之間,使Fe3+水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,而Cu2+不水解;
(3)根據(jù)Fe(OH)3的沉淀PH可知,通過調(diào)節(jié)pH可以使Fe3+沉淀完全但不能引入新的雜質(zhì).

解答 解:(1)氧化銅和氧化亞鐵分別與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和硫酸亞鐵,又硫酸過量,則溶質(zhì)A的主要成分為:FeSO4、CuSO4、H2SO4,
根據(jù)實驗流程可知,測量氧化銅含量,需要獲得純凈的硫酸銅晶體,應(yīng)該先除去亞雜質(zhì)鐵離子、鐵離子,由于亞鐵離子完全沉淀的pH=9.6,此時銅離子也完全沉淀,而鐵離子完全沉淀的pH=3.7,此時銅離子沒有生成沉淀,所以應(yīng)該加入X將亞鐵離子氧化成鐵離子,并且選用的氧化劑不能引進雜質(zhì)離子,不能產(chǎn)生污染大氣的氣體,所以應(yīng)該選用②(雙氧水),2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,符合要求,鐵粉具有還原性,氯水、高錳酸鉀具有氧化性,但引入新的雜質(zhì),
故答案為:CuSO4、FeSO4、H2SO4;②;將亞鐵離子氧化成鐵離子;
(2)因為入堿式碳酸銅或氧化銅后,不引入新的雜質(zhì),并可降低溶液中H+濃度,控制溶液的pH在3.7~5.2之間,使Fe3+水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,而Cu2+不水解,
故答案為:BD;
(3)制取無水硫酸銅,應(yīng)該先除去亞雜質(zhì)鐵離子、鐵離子,通過氧化劑氧化亞鐵離子,F(xiàn)e(OH)3的沉淀PH3.7,通過調(diào)節(jié)pH=4,可以使Fe3+沉淀完全但不能引入新的雜質(zhì),
故答案為:使Fe3+沉淀完全,生成Fe(OH)3

點評 本題考查了無水硫酸銅的制備,涉及物質(zhì)制備實驗設(shè)計、物質(zhì)分離的實驗基本操作,注意理解和掌握物質(zhì)性質(zhì)和實驗原理是解題關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.鉻是極硬的銀白色金屬,主要用于冶煉各種合金鋼和電鍍.已知鉻在自然界最重要的礦物是鉻鐵礦[Fe(CrO22或FeO.Cr2O3],工業(yè)上制備較純的金屬鉻的方法常用鋁熱法,其中一種簡要流程.

(1)如果在實驗室模擬操作①,應(yīng)包括過濾和洗滌.實驗室洗滌沉淀的操作是沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀,待水自然流盡后重復(fù)2-3次.
(2)完成流程圖中鉻鐵礦焙燒時的化學(xué)反應(yīng)方程式4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na2CrO4+8CO2+2Fe203
(3)重鉻酸鉀為橙紅色晶體,廣泛用于鞣革、電鍍、有機合成等領(lǐng)域.鞣革過程中,生皮中蛋白質(zhì)發(fā)生了變性而變得經(jīng)久耐用.工業(yè)科用電解法來處理含Cr2O72-廢水,實驗室利用如圖裝置模擬該法.電解過程中溶液里發(fā)生反應(yīng):Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O.若某一時間段內(nèi)溶液中減少了0.1molCr2O72-,則這段時間電路中至少轉(zhuǎn)移了0.12mol電子
(4)已知:
①25℃時Na2CrO4溶液中僅存在兩種含鉻離子(CrO42-、Cr2O72-),在溶液中存在:
2CrO42-(黃色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O  K=5×1014
②25℃時,BaCr2O7易溶于水,BaCrO4難溶于水,且Ksp(BaCrO4)=1×10-10
Ⅰ.第①步反應(yīng)的下列狀態(tài)一定達到平衡的是c
a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同
b.2v(Cr2O72-)-v(CrO42-
c.溶液的顏色保持不變
Ⅱ.若將0.2mol/L的Na2CrO4溶液和一定濃度的硝酸等體積混合,充分混合后溶液的pH=2,則此時溶液中兩種含鉻離子濃度之比$\frac{c(C{r}_{2}{O}_{7}^{2-})}{c(Cr{O}_{4}^{2-})}$的近似值5×109,取此混合液1ml與1mL2mol/L的BaCl2溶液混合,試判斷混合溶液能(填“能”或“不能”)生成沉淀.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.如圖,在左試管中先加入3mL的乙醇,并在搖動下緩緩加入2mL濃硫酸,再加入2mL乙酸,充分搖勻.在右試管中加入5mL飽和Na2CO3溶液.按圖連接好裝置,用酒精燈緩慢加熱.
(1)寫出左試管中主要反應(yīng)的方程式CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O;
(2)加入濃硫酸的作用:催化劑;吸水劑;
(3)飽和Na2CO3的作用是:除去乙酸;吸收乙醇;降低乙酸乙酯的溶解度便于分層.
(4)反應(yīng)開始時用酒精燈對左試管小火加熱的原因是:加快反應(yīng)速率;
同時防止反應(yīng)物未來得及反應(yīng)而揮發(fā)損失;(已知乙酸乙酯的沸點為77℃;乙醇的沸點為78.5℃;乙酸的沸點為117.9℃)
(5)分離右試管中所得乙酸乙酯和Na2CO3溶液的操作為(只填名稱)分液.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.化學(xué)電池的研究一直是化學(xué)工作者研究的熱點之一.
I.美國科科家S•魯賓成功開發(fā)鋅汞紐扣式電池,以鋅和氧化汞溶液為電極材料,氫氧化鉀為電解液的原電池,有效地解決電池使用壽命短、易發(fā)生漏液等問題.
電池總反應(yīng)為:Zn+HgO═ZnO+Hg.

(1)該電池的正極反應(yīng)式是HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-
(2)含汞電池生產(chǎn)企業(yè)的污水中會含有一定量的十2價的汞離子,通常采用處理成本較低的硫化物沉淀法,即向污水中投如一定量的硫化鈉,反應(yīng)的離子方程式為Hg2++S2-=HgS↓.
(3)該方法的缺點是產(chǎn)物的顆粒比較小,大部分懸浮于污水中,通常采用一定量的明礬晶體進行后續(xù)處理,請解釋其原因鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性,吸附HgS顆粒,加快HgS微粒的沉降.
Ⅱ.鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點,成為當今社會最為常見的電池.其中的重要材料磷酸亞鐵鋰(LiFeP04)通常按照如圖流程進行生產(chǎn).
請回答下列問題:
(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是使反應(yīng)物充分混合,提高反應(yīng)速率.氣體X的化學(xué)式為NH3
(5)請寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學(xué)方程式2LiH2PO4+Fe2O3+C=2LiFePO4+CO↑+2H2O.當生成LiFePO4磷酸亞鐵鋰時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6.02×1023
(6)生成LiFeP04的過程可能產(chǎn)生一種雜質(zhì)對電池有致命的影響,則該雜質(zhì)可能為Fe.

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8.下列各組化合物的性質(zhì)比較,不正確的是(  )
A.金屬性:Li<Na<KB.沸點:HF<HCl<HBr<HI
C.穩(wěn)定性:HCl>H2S>PH3D.還原性:F-<Cl-<Br-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列有機分子中,所有的原子不可能處于同一平面的是( 。
A.CH3-CH2-C≡CHB.CH2=CH-CH=CH2C.D.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.可逆反應(yīng)H2(g)+I2(g)═2HI(g)達到平衡時的標志是( 。
A.混合氣體密度恒定不變
B.混合氣體的顏色不再改變
C.H2、I2、HI的濃度相等
D.H2、I2、HI在混合氣體中體積分數(shù)相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.在下列各組離子中,能大量共存的( 。
A.Ag+、NO3-、Na+、Cl-B.K+、HCO3-、Cl-、Al3+
C.NO3-、Fe2+、H+、Br-D.K+、Cl-、SO42-、NH4+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.對于化學(xué)反應(yīng)方向的確定,下列說法正確的是( 。
A.在溫度、壓強一定的條件下,焓因素和熵因素共同決定一個化學(xué)反應(yīng)的方向
B.溫度、壓強一定時,放熱的熵增加的反應(yīng)不一定能自發(fā)進行
C.反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素
D.能夠自發(fā)進行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成

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