Question

以下是25℃時幾種難溶電解質(zhì)的溶解度：

難溶電解質(zhì)	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(zhì)的溶解平衡原理除去某些雜質(zhì)離子．例如：
①為了除去氯化銨中的雜質(zhì)Fe³⁺，先將混合物溶于水，再加入一定量的試劑反應(yīng)，過濾結(jié)晶即可；
②為了除去氯化鎂晶體中的雜質(zhì)Fe³⁺，先將混合物溶于水，加入足量的氫氧化鎂，充分反應(yīng)，過濾結(jié)晶即可；
③為了除去硫酸銅晶體中的雜質(zhì)Fe²⁺，先將混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液的pH=a，過濾結(jié)晶即可．
請回答下列問題：
（1）上述三種除雜方案都能夠達(dá)到很好的效果，F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺都被轉(zhuǎn)化為

 

（填化學(xué)式）而除去．
（2）①中加入的試劑應(yīng)該選擇

 

為宜，其原因是

 

．
（3）②中除去Fe³⁺所發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）已知Fe（OH）₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴；化學(xué)上通常認(rèn)為殘留在溶液中離子濃度小于1×10^-5mol/L時，沉淀完全．方案③中a最小值為

 

．
（5）下列與方案③相關(guān)的敘述中，正確的是

 

（填字母）．
A．H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過程中不引進(jìn)雜質(zhì)，不產(chǎn)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(diào)節(jié)溶液pH=a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=a的溶液中
E．在pH＞a的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,氧化還原反應(yīng),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：①中為了不引入其他雜質(zhì)離子，應(yīng)加氨水使Fe³⁺沉淀，而不能用氫氧化鈉溶液；
②中根據(jù)溶解度表可知Mg（OH）₂易轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)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(dá)到很好的效果，F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺都被轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃而除去；
（2）用氫氧化鈉溶液，會引入新的雜質(zhì)，沉淀表面含鈉離子和氫氧根離子，需洗滌沉淀；
（3）根據(jù)題干信息結(jié)合難溶電解質(zhì)的溶解度進(jìn)行分析出反應(yīng)物和生成物；
（4）鐵離子的濃度小于1×10^-5mol?L^-1時就認(rèn)為沉淀完全，則c（OH^- ）=

3	Ksp c(Fe3+)

，再根據(jù)水的離子積常數(shù)計算溶液的氫離子濃度，從而確定其pH；
（5）A．根據(jù)H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過程中不引進(jìn)雜質(zhì)、不產(chǎn)生污染；
B．根據(jù)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(yīng)．H⁺反應(yīng)后，PH增大，當(dāng)PH=4的時候，F(xiàn)e（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(zhì)；
D．pH=4的溶液中，Cu²⁺可以大量存在，而氫氧化銅或堿式碳酸銅是固體，不會引入新的雜質(zhì)；
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀；

解答： 解：（1）①中為了不引入其它雜質(zhì)離子，應(yīng)加氨水使Fe³⁺沉淀，生成Fe（OH）₃，如用氫氧化鈉溶液進(jìn)行沉淀，則沉淀表面含鈉離子和氫氧根離子，所以不用；
②根據(jù)溶解度表可知Mg（OH）₂易轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)溶液的pH=4，形成Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：Fe（OH）₃；
（2）①用氫氧化鈉溶液，會引入新的雜質(zhì)，沉淀表面含鈉離子和氫氧根離子，為了不引入其它雜質(zhì)離子，應(yīng)加氨水使Fe³⁺沉淀，
故答案為：氨水；不會引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（3）②中根據(jù)溶解度表可知Mg（OH）₂易轉(zhuǎn)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⁺：2Fe³⁺+3Mg（OH）₂=3Mg²⁺+2Fe（OH）₃；
故答案為：2Fe³⁺+3Mg（OH）₂=3Mg²⁺+2Fe（OH）₃；
（4）鐵離子的濃度小于1×10^-5mol?L^-1時就認(rèn)為沉淀完全，則c（OH^- ）=

3	Ksp c(Fe3+)

=

3	1×10-35 10-5

=1×10^-10mol/L，c（H⁺）=1×10^-4mol/L，pH=-lg1×10^-4=4，
故答案為：4；
（5）A．根據(jù)H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過程中被還原成水，不引進(jìn)雜質(zhì)、不產(chǎn)生污染，故A正確；
B．根據(jù)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，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(yīng)．H⁺反應(yīng)后，PH增大，當(dāng)PH=4的時候，F(xiàn)e（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(zhì)，故C正確；
D．氫氧化銅或堿式碳酸銅與H⁺反應(yīng)，H⁺反應(yīng)后，PH增大，當(dāng)PH=4的時候，F(xiàn)e（OH）₃完全沉淀，而Cu²⁺還沒沉淀，以Cu²⁺形式存在，而氫氧化銅或堿式碳酸銅是固體，不會引入新的雜質(zhì)，故D正確；
E．在pH＞4的溶液中Fe³⁺全部以Fe（OH）₃完全沉淀，F(xiàn)e³⁺一定不能大量存在，故E正確；
故選：ACDE．

點評：本題主要考查了有關(guān)鐵的除雜，掌握鐵的化合物的性質(zhì)靈活運用題目信息是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．