Question

某同學用工業(yè)硫酸銅（含硫酸亞鐵等雜質(zhì)）制備純凈的CuSO₄?5H₂O．
Ⅰ．取工業(yè)硫酸銅固體，用稀硫酸溶解，過濾．
Ⅱ．向濾液中滴加H₂O₂溶液，稍加熱．
Ⅲ．向II的溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末至pH為3.9～4.1．
Ⅳ．加熱煮沸，過濾，濾液用稀硫酸酸化至pH=1．
Ⅴ．加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得晶體．
已知部分陽離子生成氫氧化物的pH如下表：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀pH	2.7	7.6	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	6.7

（1）Ⅱ中發(fā)生反應的離子方程式是

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（2）Ⅱ中將Fe²⁺氧化為Fe³⁺的目的是

將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，才能調(diào)節(jié)在pH為3.9～4.1時，只將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去，而不會使Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀

．
（3）用K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）驗證Ⅱ中Fe²⁺是否轉(zhuǎn)化完全的現(xiàn)象是

若有藍色沉淀生說，說明Fe²⁺沒有完全轉(zhuǎn)化；若沒有藍色沉淀生成，說明Fe²⁺已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化

．
（4）Ⅲ中發(fā)生反應的離子方程式是

Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺

．
（5）應用化學平衡移動原理解釋Ⅳ中“濾液用稀硫酸酸化”的原因

用稀硫酸酸化至PH=1，可以抑制Cu²⁺在加熱過程中水解，以獲得純凈的硫酸銅晶體

．

Answer 1

分析：（1）滴加H₂O₂能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子便于除去，且不引入雜質(zhì)，據(jù)此書寫方程式；
（2）滴加H₂O₂溶液，稍加熱，目的是氧化亞鐵離子為三價鐵離子便于除去，且不引入雜質(zhì)，待反應完全后，慢慢加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末，攪拌，以控制溶液pH=3.5，根據(jù)題給離子沉淀的PH范圍可知，目的是讓三價鐵離子完全沉淀，銅離子不沉淀；
（3）亞鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀；
（4）操作I中用稀硫酸溶解，所以Cu₂（OH）₂CO₃與酸反應，能與水解呈酸性的三價鐵反應；
（5）為了抑制Cu²⁺在加熱過程中水解，Ⅳ中“濾液用稀硫酸酸化．

解答：解：（1）滴加H₂O₂能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子便于除去，過氧化氫為氧化劑，二價鐵為還原劑，所以反應為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）除去亞鐵離子得到純凈的硫酸銅溶液，根據(jù)沉淀PH范圍可知，應先把亞鐵離子轉(zhuǎn)化為三價鐵離子，再控制PH，開始沉淀pH2.7，完全沉淀pH3.7，使之完全沉淀，所以滴加H₂O₂溶液目的是氧化亞鐵離子為三價鐵離子；慢慢加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末，攪拌，以控制溶液pH=3.5，目的是在pH=3.5時銅離子不沉淀，三價鐵離子沉淀完全，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，才能調(diào)節(jié)在pH為3.9～4.1時，只將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去，而不會使Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀；
（3）亞鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀，這是亞鐵離子的特征反應，驗證Ⅱ中Fe²⁺是否轉(zhuǎn)化完全的現(xiàn)象是滴加K₃[Fe（CN）₆]若有藍色沉淀生說，說明Fe²⁺沒有完全轉(zhuǎn)化；若沒有藍色沉淀生成，說明Fe²⁺已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化，
故答案為：若有藍色沉淀生說，說明Fe²⁺沒有完全轉(zhuǎn)化；若沒有藍色沉淀生成，說明Fe²⁺已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化；
（4）操作I中加硫酸，向II的溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末至pH為3.9～4.1，所以Cu₂（OH）₂CO₃和酸反應Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，三價鐵離子水解呈酸性，所以3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，3Cu₂（OH）₂CO₃+4Fe³⁺+3H₂O=4Fe（OH）₃+3CO₂↑+6Cu²⁺；
（5）銅離子水解溶液呈酸性，加酸能抑制銅離子水解，所以Ⅳ中“濾液用稀硫酸酸化”目的抑制Cu²⁺在加熱過程中水解，以獲得純凈的硫酸銅晶體，
故答案為：用稀硫酸酸化至PH=1，可以抑制Cu²⁺在加熱過程中水解，以獲得純凈的硫酸銅晶體．

點評：本題考查了銅的化合物的性質(zhì)、制備、提純除雜，利用題給信息，應用難溶物質(zhì)在不同PH溶液中沉淀的程度不同進行除雜分離的步驟和原理，同時考查了實驗基本操作，題目難度中等．