二轮专题复习调pH除杂

二轮专题复习：——调pH除杂

这几年的高考题显示，同学们需知道常见金属阳离子的氢氧化物的Ksp的相对大小，并且要知道金属阳离子沉淀pH的大概范围。

一．计算常见金属阳离子形成氢氧化物开始沉淀时和完全沉淀时的pH 常温下，Ksp[Fe(OH)3]4.01038，Ksp[Al(OH)3]1.31033，

Ksp[Cu(OH)2]2.21020，Ksp[Fe(OH)2]8.01016，Ksp[Mg(OH)2]1.81011

设各金属阳离子的起始浓度为0.1mol/L，当离子浓度小于110mol/L时认为沉淀达到完全。

1．Fe(OH)3：（lg开始沉淀时的pH：

完全沉淀时的pH：

2．Al(OH)3：（lg开始沉淀时的pH：

完全沉淀时的pH：

53110.13，lg30.2） 0.44110.370.3） ，lg33130.13实用文案

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3．Cu(OH)2：（lg开始沉淀时的pH：

完全沉淀时的pH：

4．Fe(OH)2：（lg开始沉淀时的pH：

完全沉淀时的pH：

5．Mg(OH)2：（lg开始沉淀时的pH：

完全沉淀时的pH：

10.67） 2210.05） 0.810.13） 1.8由于金属离子的初始浓度不同及Ksp的参考数据不同（不同的参考资料会有不同的参考数据）金属离子形成氢氧化物开始沉淀时的pH值就会不相同。做题时要根据题目提供的数据做题。

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二．调pH除杂的原理

人教版选修4教材62页：工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。问题：其除杂的原理是什么？ ______________________________________________________________________________ 三．调PH除杂的一些常考点

人教版选修4教材66页：在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，然后再加少量碱到溶液pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。 问题1：为什么要将Fe2+氧化为Fe3+？

___________________________________________________________________________ 问题2：加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式

___________________________________________________________________________ 问题3：H2O2作氧化剂的优点是什么？常用的氧化剂有哪些？氧化剂选择时要注意什么？ ___________________________________________________________________________ 问题2：调pH加入物质的选择有什么要求

___________________________________________________________________________ 问题3：把pH调到多少范围？

___________________________________________________________________________ 问题4：调pH的目的是什么？调pH＝4的目的是什么？

___________________________________________________________________________ [巩固练习]

1、已知：溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，且三种离子沉淀时的pH如下表所示。回答下列问题

（1）、图中“试剂1”为___________

（2）、加入CuO的作用是调节溶液pH，则pH的范围为________________

2、从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下：

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已知：①铬渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+；②Fe3+、Cr3+完全沉淀（c≤1.0×10-5 mol·L-1）时pH分别为3.6和5。“微热”除能加快反应速率外，同时还可以______________________， 滤渣A为____________（填化学式）。

3、（2017年全国II卷）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

沉淀B的主要成分为________________、________________（写化学式）。

4、（2017年全国III卷）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

高温步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2

（1）[改编]③调pH=7可选用的试剂为__________ （2）滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。

（4）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是

________________________________________________________（用离子方程式表示）。 5、（2016年全国III卷）聚合硫酸铁（PFS）是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

（1）反应釜中加入氧化剂的作用是___________________________________________，下列氧化剂中最合适的是_______________（填标号）。

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A．KMnO4 B．Cl2 C．H2O2 D．HNO3

（2）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小时Fe3+水解程度弱，pH偏大时则___________________________________________________________。

6、（2015年全国I卷）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是____________________________________。然后在调节溶液的pH约为5，目的是_________________________________________。 7、（2015年全国II卷）用废电池的锌皮制作ZnSO4•7H2O，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为 ，加碱调节至PH为 时（lg310.3），铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀0.1＋

完全）；继续加碱至PH为 时，锌开始沉淀（假定Zn2浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后果是_______________________________________________________， 原因是 。

化合物 Ksp近似值

8、石棉尾矿主要含有 Mg3(Si2O5)(OH)4 和少量的 Fe2O3、Al2O3。以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶须（MgCO3•nH2O）的工艺如下：

Zn(OH)2 10-17 Fe(OH)2 10-17 Fe(OH)3 10-39

“除铁、铝”时，需将 pH 调至 8.0 左右，适宜作调节剂的是_____________（填字母代号） 。

a．NaOH b．Mg(OH)2

c．NH3•H2O

9、硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体（Na2B4O7·10H2O）时的废渣，其主要成分是MgO，还含

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有CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

加入MgO的目的是 该过程除了加入MgO外，还能选择加入下列物质中的 （填编号） ①碳酸镁 ②氨水 ③氢氧化镁 ④氢氧化钠

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[参考答案]

一．计算常见金属阳离子形成氢氧化物开始沉淀时和完全沉淀时的pH 1．Fe(OH)3：（lg3110.13，lg30.2） 0.44384.010开始沉淀时的pH：c(OH)330.41012mol/L

0.11.0101412c(H)310mol/L，pH1.87 1230.4100.44.01038311完全沉淀时的pH：c(OH)410mol/L 511031.0101413c(H)310mol/L，pH3.2 11341042．Al(OH)3：（lg110.370.3） ，lg33130.13331.310开始沉淀时的pH：c(OH)33131011mol/L

0.11.0101413c(H)310mol/L，pH3.37 113131013331.31093完全沉淀时的pH：c(OH)30.1310mol/L 51101.0101415c(H)310mol/L，pH4.7 930.131043．Cu(OH)2：（lg10.67） 222.21020开始沉淀时的pH：c(OH)221010mol/L

0.11.010141c(H)104mol/L，pH4.67 102210222.21020完全沉淀时的pH：c(OH)22108mol/L 5110实用文案

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1.010141c(H)106mol/L，pH6.67 82210224．Fe(OH)2：（lg10.05） 0.88.01016开始沉淀时的pH：c(OH)0.8107mol/L

0.11.0101417c(H)10mol/L，pH6.95 70.8100.88.010165完全沉淀时的pH：c(OH)0.810mol/L 51101.0101419c(H)10mol/L，pH8.95 50.8100.85．Mg(OH)2：（lg10.13） 1.81.81011开始沉淀时的pH：c(OH)1.8105mol/L

0.11.0101419c(H)10mol/L，pH9.13 51.8101.81.810113完全沉淀时的pH：c(OH)1.810mol/L 51101.01014111c(H)10mol/L，pH11.13 31.8101.8[巩固练习]

1、H2O2或Cl2 3.2~4.7

2、促进Fe3水解生成Fe(OH)3而除去 Fe(OH)2

＋

3、Al(OH)3 Fe(OH)3

4、 H2SO4 Al(OH)3 小 2CrO42-+2H+5、（1）使Fe从+2价变成+3价，c ； （2）形成氢氧化铁沉淀；

6、将Fe氧化成Fe3；使Fe3和Al3形成氢氧化物沉淀而除去

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2Cr2O72-+H2O

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7、Fe3；2.7；6；Zn2和Fe2分离不开；Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近

＋

＋

＋

8、bc

9、调节溶液的pH值，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 ①③

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