Question

某礦樣含有大量的CuS、少量鐵的氧化物及少量其它不溶于酸的雜質。某化學課外小組設計以下流程，取該礦樣為原料生產CuC1₂·2H₂O晶體。

已知：常溫下，金屬離子開始沉淀和沉淀完全時的pH見下表。

金屬離子	氫氧化物開始沉淀的pH	氫氧化物沉淀完全的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

 
回答下列問題：
（1）步驟①的焙燒過程中需要通入氧氣。在實驗室中，可使用常見化學物質利用右圖所示裝置制取氧氣，試寫出熟悉的符合上述條件的兩個化學方程式：______、______

（2）培燒產生的尾氣中含有的一種氣體是形成酸雨的污染物，若將尾氣通入氨水中，能發生多個反應，寫出其中可能發生的兩個氧化還原反應的化學方程式：______、______
（3）步驟②酸浸過程中，需要用到3mol·L^-1的鹽酸100mL，配制該鹽酸溶液時，除了用到燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要的儀器有_________
（4）步驟④加入物質X的目的是_____，物質X可以選用下列物質中的_____。
A．氫氧化鈉     B．稀鹽酸    C．氨水      D．氧化銅
（5）當溶液中金屬離子濃度低于1×10^-5 mol·L^-1時，認為該金屬離子沉淀完全，則K_sp[Fe(OH)₂]= _____。

Answer 1

（1）2H₂O₂2H₂O + O₂ ↑，2Na₂O₂ + 2H₂O =" 4NaOH" + O₂ ↑。
（2）2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，2(NH₄)₂SO₃+O₂=2(NH₄)₂SO₄，2NH₄HSO₃+O₂=2NH₄HSO₄
（3）100 mL容量瓶、量筒
（4）調控溶液的pH，使Fe³⁺以Fe(OH)₃沉淀的形式析出 ；  D
（5）1×10^-15

試題分析：（1）該裝置是固液不加熱制氣體的裝置，可用該裝置制備氧氣的反應有H₂O₂和MnO₂及Na₂O₂和H₂O。
（2）尾氣中含有SO₂氣體，通入氨水中后，SO₂可與氨水反應生成(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃，SO₃^2-易被氧化為SO₄^2-。
（3）配制一定物質的量濃度鹽酸溶液時，是將濃鹽酸稀釋為稀鹽酸，因此還需要的玻璃儀器有容量瓶和量筒。
（4）步驟④加入X物質是為了調節溶液的pH，除去Fe³⁺。為防止引入雜質及Cu²⁺沉淀，應選用CuO。
（5）Fe²⁺完全沉淀時pH=9，則溶液中的c(OH^-)=1×10^-5mol·L^-1，則K_sp=c(Fe²⁺)·c²(OH^-)=1×10^-5×(1×10^-5)²=1×10^-15。