蒋佳琪 蒋金虎 黄颖洁

摘要：在很多高考模拟题中都出现用CuO调节pH除溶液中Fe³⁺的操作，但在实际教学中却有不少师生对此困惑：真的能除尽吗？为什么溶液中Cu²⁺不沉淀？本实验通过数字化仪器分别测试和展现向稀盐酸溶液、氯化铜溶液、氯化铁溶液中加入固体CuO后溶液pH随时间的变化，得出用CuO调节pH除Fe³⁺的可行性以及如何控制CuO加入量达到Cu³⁺不沉淀的目的。

关键词：数字化实验;CuO调节pH;除Fe³⁺

文章编号：1008-0546（2018）10-0092-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、问题提出

在很多高考模拟试题中都出现用CuO调节pH除溶液中Fe³⁺的操作，如：工业上用粗氧化铜（含杂质FeO）为原料制取氯化铜晶体（CUCl₂·2H₂O）的生产流程如下：

该流程中两次加入CuO，第一次是将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃达到除尽Fe³⁺目的，第二次是将Cu²⁺转化为Cu（OH）₂。那么，用CuO调节pH除溶液中Fe³⁺真的能实现吗？CuO能促进溶液中Cu²⁺水解转化为Cu（OH）₂吗？如果能，对加入的CuO的量是如何控制的？

二、实验原理

Fe³⁺水解产生H⁺，CuO消耗H⁺促进Fe³⁺水解。根据Fe（OH）₃、Cu（OH）₂的溶度积（室温下分别为：4×10^-38、2.6×10^-19）[1]可以计算出Fe³⁺沉淀完全时（Fe³⁺的浓度小于10^-6mol/L）的pH约为3.5。而如果Cu²⁺为2.6mol/L时，Cu²⁺开始沉淀时的pH约为4.5;如果Cu²⁺为0.26mol/L时，Cu²⁺开始沉淀时的pH为5.0;如果Cu²⁺为0.026mol/L时，Cu²⁺开始沉淀时的pH为5.5。因此，我们只需要判断向溶液中加入过量的CuO固体时溶液的pH变化情况，就可以确定向Cu²⁺和Fe³⁺混合溶液中加入CuO调节pH以除去Fe³⁺是否可行以及Cu²⁺是否水解转化为Cu（OH）₂及需要控制的CuO的量了。

三、實验方案设计

向相同pH的FeCl₃溶液、CUCl₂溶液以及稀盐酸中同时加入等量的过量的CuO粉末，通过数字化实验传感器测定溶液pH值随时间变化的曲线，对数据进行比较分析。……