Question

I．垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用，某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液，硝酸铜晶体和铁红(Fe₂O₃)。实验方案如下：

（1）已知Fe(OH)₃沉淀的pH范围是3-4，溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全，下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是______________(填序号)

A．铜粉           B．氨水           C．氢氧化铜            D．碱式碳酸铜

（2）常温下，若溶液C中金属离子均为1mol/L，Ksp[Fe(OH)₃]=1．0×10^-39，Ksp[Cu(OH)₂]=2．2×10^-20，控制pH=4，溶液中c(Fe³⁺)=______________，此时______________(填“有” 或“无”)Cu(OH)₂沉淀生成。

（3）将20mLAl₂(SO₄)₃溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)₂溶液70mL混合，反应的离子方程式为______________。

Ⅱ．工业上以碳酸镁(含少量FeCO₃)为原料制取硫酸镁晶体，并测定晶体中，MgSO₄的含量，具体过程如下：

将原料完全溶于一定量的稀硫酸中，加足量的H₂O₂后用氨水调节溶液的pH值，静置后过滤，除去滤渣将滤液结晶得硫酸镁晶体。

（1）加入H₂O₂的目的是______________(用离子方程式解释)

（2）常采用下列方法测定硫酸镁晶体中MgSO₄ 的含量：

已知：①在pH为9~10时，Mg²⁺、Zn²⁺均能与EDTA(H₂Y²⁺)原形成配合物。

②在pH为5~6时，Zn²⁺除了与EDTA反应，还能将Mg²⁺与EDTA形成的配合物中的Mg²⁺“置换”出来：Zn²⁺+MgH₂Y=ZnH₂Y+Mg²⁺

步骤1：准确称取得到的硫酸镁晶体1．5g加入过量的EDTA配成100mLpH 在9~10之间溶液A

步骤2：准确移取25．00mL：溶液A于锥形瓶中，用0．1000mol/LZn²⁺标准溶液滴定，滴定到终点时，消耗Zn²⁺标准溶液的体积为20．00mL

步骤3：另外准确移取25．00mL溶液A于另一只锥形瓶中调节pH在5~6，用0．1000mol/LZn²⁺标准溶液滴定，滴定至终点时，消耗Zn²⁺标准溶液的体积为30．00mL。

计算该晶体中MgSO₄的质量分数为______________。

Answer

I．（1）CD；（2）1．0×10－9mol/L；无

（3）2Al3++3SO42-+3Ba2++7OH-=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2-+2H2O；

Ⅱ．（1）2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O（2）32%

【解析】

试题分析：I．合金与足量KOH作用，反应后所得滤液A为KAlO2，滤渣B为铁和铜，加入硝酸，得到的溶液C为硝酸铜和硝酸铁的混合物，易铁离子易水解，可通过调节溶液pH的方法制得氢氧化铁沉淀，即E为氢氧化铁，D为硝酸铜溶液，经蒸发、结晶可得到硝酸铜晶体。

（1）溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全，应加入碱式碳酸铜或氢氧化铜，而加入铜粉生成Fe2+，加入氨水引入新的杂质，故答案为：CD；

（2）根据Ksp[Fe(OH)3]=1．0×10-39，c(Fe3+)===1．0×10-9mol/L；pH=4时，Qc=1.0×(1．0×10-10)2=1．0×10-20＜Ksp[Cu(OH)2]=2．2×10-20，无Cu(OH)2沉淀生成，故答案为：1．0×10－9mol/L；无；

（3）将20mL Al2(SO4)3溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液70mL混合，二者的物质的量之比为2：7，设物质的量分别为2mol、7mol，则反应生成氢氧化铝和偏铝酸钡以及硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++7OH-=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2-+2H2O，故答案为：2Al3++3SO42-+3Ba2++7OH-=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2-+2H2O；

Ⅱ．（1）加入H2O2的目的是将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子再调节pH值，将铁元素除去，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（2）Mg2+、Zn2+与EDTA均按1：1反应，在25mL溶液A中：n(EDTA)=n(Zn2+)=0.10×20.00×10-3=2.00×10-3mol

则100mL溶液A中剩余EDTA的量：n(EDTA)=2.00×10-3×100/25=8.00×10-3mol

25mL溶液A中EDTA的量：n(EDTA)总=n(Zn2+)=0.10×30.00×10-3=3.00×10-3mol

则100mL溶液A中EDTA总量：n(EDTA)总=3.00×10-3×4=0.0120mol

所以与1.5g样品中镁离子反应的EDTA的物质的量为0.012mol-8.00×10-3 mol=0.004mol，所以样品中n(Mg2+)=0.004mol，则硫酸镁的质量为0.004mol×120g/mol=0.48g，

则该结晶硫酸镁中Mg2+的质量分数为×100%=32%，故答案为：32%。

考点：考查了物质的制备、物质的分离和提纯的实验方案的设计的相关知识。