氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等.为获得纯净的氧化铜,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:
经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下:
物质 | Cu(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀pH | 6.0 | 7.5 | 1.4 |
沉淀完全pH | 13 | 14 | 3.7 |
(2)步骤Ⅱ的目的是除硫酸亚铁.操作步骤是先滴加H2O2溶液,稍加热,当Fe2+转化完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以调整溶液pH在一定范围之内,加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1.
①写出用H2O2溶液除去硫酸亚铁的离子方程式______.
②调整pH 的范围应该在______之间.
(3)步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4•5H2O晶体.操作是将溶液加热蒸发至有晶膜出现时,停止加热,______,水浴加热烘干.采用水浴加热的原因是______.
(4)该同学用CuSO4溶液进行如下探究实验:
取A、B两支试管,分别加入 2mL 5% H2O2溶液,再向H2O2溶液中分别滴入0.1mol•L-1FeCl3和CuSO4 溶液各1mL,摇匀,观察到滴入FeCl3 溶液的试管产生气泡更快,由此得到结论:Fe3+对H2O2溶液分解的催化效率比Cu2+高,该同学的结论是否正确______(填正确或错误),请说明原因______.
(1)除去混合物中不溶性的杂质,可以先溶解、在过滤,在溶解的过程中必须用玻璃棒搅拌,故答案为:溶解、过滤;
(2)①加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②加H2O2已将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+只能存在于酸性溶液中,当溶液的pH大于1.4时,Fe3+开始水解生成沉淀,当溶液的pH等于3.7时,Fe3+已完全水解为沉淀,为防止生成Cu(OH),pH应小于6.0,故答案为:3.7~6.0;
(3)将CuSO4溶液加热蒸发至有晶体析出现时,即饱和状态,停止加热,冷却结晶,然后用水浴加热烘干就可得到CuSO4•5H2O晶体,注意温度不能过高,防止晶体分解,
故答案为:冷却结晶;防止CuSO4•5H2O晶体分解;
(4)加入FeCl3和CuSO4溶液,二者阴离子不同,不能排除阴离子的干扰,
故答案为:错误;根据控制变量的思想,所用溶液的阴离子不同,无法比较阳离子的催化效率.