Question

某化學課外活動小組，為了分析某氧化銅礦的組成（主要成分是CuO，還含有FeO、Fe₂O₃），并探討用氧化銅礦粉生產硫酸銅晶體（CuSO₄?5H₂O）的主要工藝．
查資料知：
①當溶液中某種離子濃度小于10^-5mol/L時即可看作完全沉淀；
②各沉淀的K_sp如下：

物質	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp	2.2×10-20	8.0×10-16	1.25×10-36

室溫下，在氧化銅礦粉中加入足量稀硫酸，使礦粉充分溶解，得到100mL酸浸液，實驗操作如下：

假設實驗過程中溶液體積不變，按要求回答下列問題：
（1）操作②中最好選用的氧化劑X是

 

（填編號）．
a．酸性高錳酸鉀溶液 　b．漂白粉 　c．氯氣 　d．雙氧水
（2）確定操作①既含有Fe²⁺，又含有Fe³⁺的操作步驟是

 

．
（3）若操作②中加入氧化劑X后，F(xiàn)e²⁺恰好全部被氧化，此時溶液中c （Fe³⁺）=0.030mol/L，當溶液的pH=

 

時，F(xiàn)e³⁺才能完全沉淀（已知lg 2=0.30）．
（4）請在如圖a、b、c處完善所缺步驟及所添加試劑的化學式．可供選擇的操作有：萃取、蒸發(fā)濃縮、過濾、洗滌、降溫結晶、蒸餾、分液．

（5）現(xiàn)向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃，若首先生成CuCO₃沉淀，根據(jù)該實驗可得出的結論是

 

（填序號）
A．K_sp（ CuCO₃）＜Ksp （CaCO₃） B．c （ Cu²⁺）＜c （ Ca²⁺）
C．

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

 D．

c(CuCO2+)

c(Ca2+)

＜

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

．

Answer 1

考點：物質的分離、提純的基本方法選擇與應用,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：

分析：（1）將亞鐵離子轉化為鐵離子，在離子轉化過程中最好不引入新的雜質；
（2）亞鐵離子的檢驗根據(jù)其還原性，而鐵離子與硫氰化鉀顯血紅色；
（3）根據(jù)K_sp=c（Fe³⁺）?[c（OH^-）]³=1.25×10^-36，根據(jù)Fe³⁺離子的濃度為濃度小于10^-5mol/L，計算OH^-離子的濃度，根據(jù)水的離子積常數(shù)計算氫離子濃度，并以此計算溶液pH值；
（4）加稀硫酸溶解氫氧化銅，蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，然后過濾，洗滌干燥得到硫酸銅晶體；
（5）先生成CuCO₃沉淀，說明溶液中銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子濃度

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，據(jù)此進行解答．

解答： 解：（1）將亞鐵離子轉化為鐵離子，在離子轉化過程中最好不引入新的雜質，所以最好的氧化劑為雙氧水，故選：d；
（2）亞鐵離子的檢驗根據(jù)其還原性，而鐵離子與硫氰化鉀顯血紅色，則方法為各取兩份溶液①少許，向其中一份中滴入酸性高錳酸鉀，如果紫色褪去，說明溶液中有亞鐵離子；向另一份溶液中滴加硫氰化鉀溶液，如果溶液呈血紅色，說明溶液中有鐵離子，
故答案為：各取兩份溶液①少許，向其中一份中滴入酸性高錳酸鉀，如果紫色褪去，說明溶液中有亞鐵離子；向另一份溶液中滴加硫氰化鉀溶液，如果溶液呈血紅色，說明溶液中有鐵離子；
（3）c（OH^-）=

3	1.25×10-36 1×10-5

=5×10^-11mol/L，所以c（H⁺）=

1×10-14

5×10-11

=2×10^-4mol/L，所以PH=4-lg2=4-0.30=3.7，故答案為：3.7；
（4）加稀硫酸溶解氫氧化銅，蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，然后過濾，洗滌干燥得到硫酸銅晶體，故答案為：稀硫酸，降溫結晶，洗滌；
（5）碳酸銅、碳酸鈣的溶度積分別為：Ksp（CuCO₃）=c（Cu²⁺）?c（CO₃^2-）、Ksp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-），向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，說明銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子，即

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

＜

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，整理得：

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

，
故答案為：C．

點評：本題考查了硫酸銅晶體的制備、難溶物溶解平衡及沉淀轉化的本質，題目難度較大，合理分析題中制備流程及制取原理是解題根據(jù)，（5）為難點、易錯點，注意相同類型的難溶物，其溶度積越小，溶解度越�。�