2019年高考化學(xué) 考點72 化工流程中溶度積常數(shù)的計算必刷題.doc

《2019年高考化學(xué) 考點72 化工流程中溶度積常數(shù)的計算必刷題.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考化學(xué) 考點72 化工流程中溶度積常數(shù)的計算必刷題.doc（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

考點七十二 化工流程中溶度積常數(shù)的計算 1．醋酸鎳（(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下： 相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表： (1)粉碎含鎳廢料的作用__________________________________ (2)酸浸過程中，l molNiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。 (3)寫出氧化步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____。 (4)調(diào)節(jié)pH除鐵、鋁步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是____。 (5)濾渣3主要成分的化學(xué)式是____。 (6)沉鎳過程中，若c(Ni2+)= 2.0 mol．L-1，欲使100 mL該濾液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5 molL-1]，則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為____g（保留一位小數(shù)）。 (7)保持其他條件不變，在不同溫度下對含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為____℃、______min。 【答案】 【解析】（1）將含鎳原料粉碎可以提高鎳的浸出率； （2）酸浸過程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體，則生成NO和SO2， 2．鈦酸鋇粉體是電子陶瓷元器件的重要基礎(chǔ)原料，其制備工藝流程如下圖所示： (1)鎂的碳化物常見的有MgC2和Mg2C3兩種，它們均極易與水發(fā)生反應(yīng)。寫出MgC2發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____；Mg2C3的電子式為_____。 (2)“混合溶液”環(huán)節(jié)，鈦元素在不同pH下主要以種形式存在，如上圖所示。實際制備工藝中，先用氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH于2.5～3之間，再進(jìn)行“沉淀”，則上圖中曲線a對應(yīng)鈦的形式為______填化學(xué)符號）；寫出“沉淀”時的離子方程式：_____。 (3)草酸氧鈦鋇晶體經(jīng)蒸餾水?dāng)?shù)次洗滌后，證明它已被洗滌干凈的實驗方案為_____。 (4)工業(yè)上TiCl4和BaCO3通常用如下方法制備： ①先將金紅石(TiO2)與過量焦炭混合，再通入Cl2)并加熱到900℃制取TiCl4。請寫出該法制備TiCl4的化學(xué)方程式：_____。 ②BaCO3是將重晶石（主要成分為BaSO4）浸泡在Na2C03溶液中足夠長時間來制備。請問Na2CO3溶液的濃度至少要大于_____mol/L才能開始轉(zhuǎn)化。（已知常溫下：KBaSO4=1.010-10molL-12 KBaCO3=2.5810-9molL-12，略CO32-的水解）。 【答案】(1)MgC2+2H2O=Mg(OH)2↓+C2H2↑；(2) （3）TiOC2O4(4) TiO(C2O4)22-+ Ba2++ 4H2O = BaTiO(C2O4)24H2O↓(5)取最后一次洗滌液少量于試管中，向其中滴加AgNO3溶液，無白色沉淀生成證明草酸氧鈦鋇已被洗滌干凈（6）TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(7)2.5810-4 3．工業(yè)上利用廢鎳催化劑(主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如下： （1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：___________________________________；濾渣I的成分是CaSO4和____________________(填化學(xué)式)。 （2）除鐵時，控制不同的條件可以得到不同的濾渣II。已知濾渣II的成分與溫度、pH的關(guān)系如圖所示： ①若控制溫度40℃、pH=8，則濾渣II的主要成分為___________(填化學(xué)式)。 ②若控制溫度80℃、pH=2，可得到黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀(圖中陰影部分)，寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式：___________________________________________。 （3）已知除鐵后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01molL-1，加入100 mL NH4F溶液，使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=110-5 molL-1，則所加c(NH4F)=_______molL-1。[已知Ksp(CaF2)=5.2910-9] （4）加入有機(jī)萃取劑的作用是________________________。 【答案】把廢鎳催化劑粉碎、適當(dāng)加熱，適當(dāng)增大酸的濃度或攪拌等SiO2FeOOH2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+6.610-2除去溶液中的Zn2+ ②若控制溫度80℃、pH=2，可得到黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式為：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+； 因此，本題正確答案是：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+； （3）根據(jù)反應(yīng)式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根據(jù)Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.2910-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)=5.2910-91.010-5，設(shè)加入c(NH4F)=cmol/L，則0.1LcmolL-0.0020.2=5.2910-91.010-5；解得c=6.610-2， 因此，本題正確答案是：6.610-2； （4）根據(jù)流程圖，加入有機(jī)萃取劑的作用是除去溶液中的Zn2+，因此，本題正確答案是：除去溶液中的Zn2+。 4．（1）一定溫度下，Ksp[Mg3（PO4）2]＝6.010－29，Ksp[Ca3（PO4）2]＝6.010－26。向濃度均為0.20molL－1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO4，先生成________沉淀（填化學(xué)式）；當(dāng)測得溶液其中一種金屬陽離子沉淀完全（濃度小于10－5molL－1）時，溶液中的另一種金屬陽離子的物質(zhì)的量濃度為________。 （2）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)），實驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下： ①毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是________。 ②加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH＝8可除去________（填離子符號），濾渣Ⅱ中含________（填化學(xué)式）。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，原因是________。 Ca2＋ Mg2＋ Fe3＋ 開始沉淀時的pH 11.9 9.1 1.9 完全沉淀時的pH 13.9 11.1 3.7 已知：Ksp（BaC2O4）＝1.610－7，Ksp（CaC2O4）＝2.310－9。 （3）已知25℃時，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，向100mL該條件下的CaSO4飽和溶液中加入400mL 0.01molL－1 Na2SO4溶液，下列敘述正確的是___（填字母）。 A．溶液中析出CaSO4沉淀，最終溶液中c(SO42－)比原來的大 B．溶液中無沉淀析出，溶液中c（Ca2＋）、c(SO42－)都變小 C．溶液中析出CaSO4沉淀，溶液中c（Ca2＋）、c(SO42－)都變小 D．溶液中無沉淀析出，但最終溶液中c(SO42－)比原來的大 【答案】Mg3（PO4）2 ＜10－4molL－1可以增大反應(yīng)物的接觸面積，增大反應(yīng)速率Fe3＋Mg（OH）2、Ca（OH）2會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量會減少D 5．鈷被譽為戰(zhàn)略物資，有出色的性能和廣泛的應(yīng)用。以水鈷礦（主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等）為原料制備CoCl26H2O的工藝流程如圖所示： 回答下列問題： Ⅰ．“酸浸” （1）鈷的浸出率隨酸浸時間、溫度的變化關(guān)系如下圖所示。綜合考慮成本，應(yīng)選擇的最佳工藝條件為_________、_________；濾渣①的主要成分為__________。 （2）Co2O3與濃硫酸反應(yīng)生成CoSO4，化學(xué)方程式為______________________________。 Ⅱ．“凈化除雜”分三步完成： （3）除鐵：加入適量Na2SO4固體，析出淡黃色晶體黃鈉鐵礬Na2Fe6(SO4)4(OH)12，離子方程式為_______________。 （4）除鈣、鎂：加入適量NaF，當(dāng)Mg2+恰好完全被除去（離子濃度等于10－5molL－1）時，c(Ca2+)=_____________molL－1 （取兩位有效數(shù)字）。已知：Ksp(MgF2)=7.410－11，Ksp(CaF2)=1.510－10。 （5）除銅：加入適量Na2S2O3，發(fā)生反應(yīng)2CuSO4＋2Na2S2O3＋2H2O＝Cu2S↓＋S↓＋2Na2SO4＋2H2SO4，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為___________。 Ⅲ．“萃取和反萃取” （6）“水相①”中的主要溶質(zhì)是Na2SO4和________（寫化學(xué)式）。 （7）實驗室稱取100g原料（含鈷11.80%），反萃取時得到濃度為0.036molL－1的CoCl2溶液5L，忽略損耗，鈷的產(chǎn)率＝______（產(chǎn)率=產(chǎn)物中元素總量原料中該元素總量%100）。 【答案】12h90℃SiO2（二氧化硅）2Co2O3＋4H2SO4（濃）4CoSO4＋4H2O＋O2↑2Na+＋6Fe3+＋4SO42－＋12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H+2.010-5Cu2S、SNiSO4鈷的產(chǎn)率=0.036mol/L5L59g/mol100g11.80%100%=90.00% 6．金屬鈦（Ti）因其硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽為“未來金屬”。以鈦鐵礦（主要成分鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下。請回答下列問題。 （1）鈦酸亞鐵（用R表示）與碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為2R+C═2Fe+2TiO2+CO2↑，鈦酸亞鐵的化學(xué)式為_______________；鈦酸亞鐵和濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)中無氣體生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。 （2）上述生產(chǎn)流程中溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等陽離子。常溫下，其對應(yīng)氫氧化物的Ksp如下表所示。 氫氧化物 Fe(OH)2 TiO(OH)2 Mg(OH)2 Ksp 8.010-16 1.010-29 1.810-11 ①常溫下，若所得溶液中Mg2+的物質(zhì)的量濃度為0.0018mol/L，當(dāng)溶液的pH等于_______時，Mg(OH)2開始沉淀。 ②若將含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________。 （3）中間產(chǎn)品乙與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4的方程式為______________。Mg還原TiCl4過程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行，你認(rèn)為還應(yīng)該控制的反應(yīng)條件是_________。 【答案】FeTiO3 FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O10 TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓（或H2TiO3）+2H+TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO隔絕空氣 7．CoCl2?6H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑。可由水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co（OH）3，還含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取，其工藝流程如下： 已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等。 ②流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表。 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 開始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 ③CoCl2?6H2O熔點為86℃，加熱至110﹣120℃時，失去結(jié)晶水生成CoCl2。 回答下列問題： （1）浸出水鈷礦過程中，F(xiàn)e2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。 （2）向浸出液中加入適量NaClO3目的是______________________________________。 （3）“加Na2CO3調(diào)pH至a”，a的范圍是______；過濾所得沉淀的化學(xué)式為_________。 （4）萃取劑對金屬離子的萃取與溶液pH的關(guān)系如下圖所示，向“濾液”中加入該萃取劑的目的是_____，使用該萃取劑的最佳pH范圍是_____（填選項字母，pH-萃取率見下） A．5.0﹣5.5 B．4.0﹣4.5 C．3.0﹣3.5 D．2.0﹣2.5 【答案】Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O將Fe2+氧化為Fe3+，易于除去鐵元素5.2-7.6Fe(OH)3、Al(OH)3除去溶液中的Mn2+C 【解析】（1）根據(jù)流程可知，浸出水鈷礦過程中，F(xiàn)e2O3與Na2SO3和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2、Na2SO4和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O； 8．Ⅰ．KAl(SO4)212H2O（明礬）是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}： （1）為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用___（填標(biāo)號）。 a．HCl溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液 （2）易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。 （3）沉淀B的化學(xué)式為___ II．毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)），實驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下: （4）毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是___________________________________。 （5）濾渣Ⅱ中含_________（填化學(xué)式）。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，原因是_____________。已知：Ksp（BaC2O4）=1.610-7，Ksp（CaC2O4）=2.310-9 【答案】d2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Al(OH)3 增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4過量會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少 9．草酸鈷可用于指示劑和催化劑的制備。用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O42H2O工藝流程如下圖所示： 已知：①浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等； ②酸性條件下，ClO3－不會氧化Co2＋，ClO3－轉(zhuǎn)化為Cl－； ③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Co(OH)2 Fe(OH)2 Mn(OH)2 完全沉淀的pH 3.7 5.2 9.2 9.6 9.8 (1)浸出過程中加入Na2SO3的主要目的是____。 (2)向浸出液中加入NaClO3的離子反應(yīng)方程式：____。 (3)已知：常溫下NH3H2O? NH4+＋OH－　Kb＝1.810－5 H2C2O4?H＋＋HC2O4－　Ka1＝5.410－2 HC2O4－?＋＋C2O42－　Ka2＝5.410－5 則該流程中所用(NH4)2C2O4溶液的pH____7(填“＞”或“＜”或“＝”)。 (4)加入(NH4)2C2O4 溶液后析出晶體，再過濾、洗滌，洗滌時可選用的試劑有____(填字母代號)。 A．蒸餾水 B．自來水 C．飽和的(NH4)2C2O4溶液 D．稀鹽酸 (5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖1所示，萃取劑的作用是____；其使用的適宜pH范圍是____(填字母代號)。 A．2.0～2.5　　　　B．3.0～3.5　　　　C．4.0～4.5 (6)CoC2O42H2O熱分解質(zhì)量變化過程如圖2所示。其中600 ℃以前是隔絕空氣加熱，600 ℃以后是在空氣中加熱。A、B、C均為純凈物；C點所示產(chǎn)物的化學(xué)式是____。 【答案】將Co3＋還原為Co2＋ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O ＜A 除去溶液中的Mn2＋ BCo2O3 10．工業(yè)上用含錳廢料(主要成分MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)與煙氣脫硫進(jìn)行聯(lián)合處理并制備MnSO4的流程如下： 已知：25℃時，部分氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如下表所示。 氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Mn(OH)2 Ksp 1.310-33 4.010-38 2.210-20 1.910-14 請回答： （1）沉淀1的化學(xué)式為__________________。 （2）室溫下，調(diào)節(jié)pH為5。試通過計算說明此時Al3+、Fe3+已沉淀完全，理由是_________。 “凈化”時，加入(NH4)2S的作用為___________________。 （3）“酸化、還原”中，發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為__________________。 （4）已知：濾液3中除MnSO4外，還含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲線如下圖所示。據(jù)此判斷，操作“I”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、____________、洗滌、干燥。 （5）工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2，其陽極反應(yīng)式為________________。 （6）25.35 g MnSO4H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如下圖所示。1150℃時，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。 。 【答案】CaSO4pH=5時，[Al3+]=1.310-33/(10-9)3=1.310-6 <10-5，說明Al3+已經(jīng)沉淀完全。Fe(OH)3的Ksp更小，因此Fe3+也已沉淀完全除去Cu2+MnO2+SO2＝Mn2++SO42- 、 Fe2O3+SO2+2H+＝2Fe2++SO42-+H2O趁熱過濾Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2 Mn3O4＋O2↑ 11．鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程示意圖如下(部分操作和條件略)： (1)鉻鐵礦(FeCr2O4)改寫為氧化物的形式為___________________。 (2)反應(yīng)①中發(fā)生了兩個主要反應(yīng)，其中一個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______________________________。 (3)寫出反應(yīng)②中生成固體B的離子方程式為_________________________________。 (4)pH < 5時，發(fā)生反應(yīng)有__________________（寫離子方程式），Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7↓+ 2NaCl。 下表是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)： 物質(zhì) 溶解度 ( g / 100 g H2O ) 0℃ 40℃ 80℃ KCl 28 40.1 51.3 NaCl 35.7 36.4 38 K2Cr2O7 4.7 26.3 73 Na2Cr2O7 163 215 376 ①加入KCl固體后經(jīng)一系列操作析出K2Cr2O7晶體的理由是___________________________。 ②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、________________、_____________、洗滌、干燥得到晶體。 (5)某種酒精測試儀中，K2Cr2O7在酸性條件下將乙醇氧化為乙酸，自身被還原為三價鉻離子，該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為_________________。 (6)含鉻廢渣(廢水)的隨意排放對人類生成環(huán)境有極大的危害，電解法是處理鉻污染的一種方法，電解時，在陰極區(qū)有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成(已知Ksp[Fe(OH)3] = 4.010—38，Ksp[Cr(OH)3] = 6.010—31)。已知電解后的溶液中c(Cr3+)為3.010—5 mol/L，則溶液中c(Fe3+)為________________ mol/L。 【答案】FeOCr2O3 Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑AlO2— + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO—2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2OK2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀冷卻結(jié)晶過濾2: 32.010—12 12．重鉻酸鹽廣泛用作氧化劑、皮革制作等。以鉻礦石（主要成分是Cr2O3，含F(xiàn)eO、Al2O3、 SiO2等雜質(zhì))為原料制取重鉻酸鈉的流程如下： 請回答下列問題： (1) 固體殘渣主要是含________元素的氧化物。 (2)寫出Cr2O3與純堿在高溫焙燒時反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________。 (3)高溫焙燒后粉碎的目的是________________，調(diào)節(jié)pH時形成的沉淀的成分是___________________。 (4)寫出硫酸酸化使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7的離子方程式 ______________________。 (5)某工廠采用石墨電極電解Na2CrO4溶液，實 現(xiàn)了 Na2CrO4到Na2Cr2O7的轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。寫出陽極的電極反應(yīng)式____________________。 (6)Na2Cr2O7可用于測定廢水的化學(xué)耗氧量（即COD，指每升水樣中還原性物質(zhì)被氧化 所需要O2的質(zhì)量）?，F(xiàn)有某水樣100．00 mL，酸化后加入C1 mol/L的Na2Cr2O7溶液 V1 mL，使水中的還原性物質(zhì)完全被氧化（Cr2O72－還原為Cr3+）；再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－，結(jié)果消耗FeSO4溶液V2 mL。 ①該水樣的COD為________________mg/L； ②假設(shè)上述反應(yīng)后所得溶液中Fe3+和Cr3+的物質(zhì)的量濃度均為0．1 mol/L，要使Fe3 +沉 淀完全而Cr3+還未開始沉淀．則需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是______________。(可能用到的數(shù)據(jù)：KSPFe(OH)3=4．010-38, KSPCr(OH)3=6．010-31，lg30.4=-0.1，lg34=0.2，lg36=0.3，lg360=0.6) 【答案】鐵2Cr2O3+ 4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2增大接觸面積，提高水浸效率H2SiO3、Al（OH）32CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O4OH--4e-=O2↑ + 2H2O480C1V1-80C2V23．2～4．3之間 13．硒和碲在工業(yè)上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及金屬狀態(tài)存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程見下： 已知：碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，碲酸(H6TeO6)可溶。 回答下列問題： （1）陽極泥在600 K左右加入一定濃度H2SO4“焙燒”時，單質(zhì)Te轉(zhuǎn)化為TeO2的化學(xué)方程式為____________________。 （2） “焙砂”與碳酸鈉充分混合，干燥后通空氣氧化物料，每生成1 mol碲酸鈉，則需要的氧化劑O2至少為_______mol；生成的碲酸鈉不水浸，而采取“酸浸”的原因是______________________________________。 （3） “反應(yīng)”時的化學(xué)方程式為_________________________________________________。 （4）“還原”中的反應(yīng)生成物為TeO2，檢驗反應(yīng)后是否有反應(yīng)物Na2SO3過量的實驗操作方法為________________。 （5）已知“電解”時使用石墨電極，陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為______________。 （6）工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有_____________________、_____________________。 【答案】Te+2H2SO4TeO2+2SO2↑+2H2O0.5Na2H4TeO6 在水中難溶，酸浸生成的H6TeO6可溶SeO2+2H2O+2SO2==2H2SO4+Se取少量“還原”后的溶液于試管，加入稀H2SO4，將生成的氣體通入澄清石灰水，若溶液變渾濁，則Na2SO3過量。反之不過量1∶1H2SO4NaOH 14．活性氧化鋅是一種多功能性的新型無機(jī)材料．某小組以粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）為原料模擬工業(yè)生產(chǎn)活性氧化鋅，步驟如下： 已知各相關(guān)氫氧化物沉淀pH范圍如下表所示： Zn（OH）2 Fe（OH）2 Fe（OH）3 Cu（OH）2 開始沉淀pH 5.4 7.0 2.3 4.7 完全沉淀pH 8.0 9.0 4.1 6.7 完成下列填空： （1）為了加快浸取的反應(yīng)速率，可以采取的措施_________________________________ （2）步驟II中加入H2O2溶液的作用是_________________________（用離子方程式表示）； （3）用ZnO調(diào)節(jié)pH，以除去含鐵雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是_______________________。 （4）步驟III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH。 （5）堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]煅燒的化學(xué)方程式為________________________________。 （6）用如下方法測定所得活性氧化鋅的純度（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）： ① 取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000molL-1 硫酸溶液完全溶解，滴入幾滴甲基橙。② 用濃度為0.5000molL-1 的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達(dá)終點時消耗氫氧化鈉溶液12.00mL。判斷滴定終點的方法是____________________________；所得活性氧化鋅的純度為____________。 【答案】加熱或適當(dāng)增大硫酸的濃度或?qū)⒐腆w粉碎2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點97.2% 15．以軟錳礦粉（主要含有MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì)）為原料制備高純MnO2的流程如下圖所示： 已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=8.010-38，Ksp [Al(OH)3]=4.010-34。 ②常溫下，氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4；Mn2+開始沉淀的pH為8.1。 ③常溫下，當(dāng)溶液中金屬離子物質(zhì)的量濃度小于或等于110-5molL-l時，可視為該金屬離子已被沉淀完全。 （1） “酸浸”時加入一定量的硫酸，硫酸不能過多或過少?！傲蛩帷边^多造成氨的損失；硫酸過少時，“酸浸”時會有紅褐色渣出現(xiàn)，原因是________________________。 （2）加入氨水應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為_____________，當(dāng)Fe3+恰好沉淀完全時，c(Al3+)=_____________molL-l。 （3）“過濾”所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質(zhì)的主要成分是____________（填化學(xué)式），寫出其陽離子的電子式：_______________________________。 （4）加入碳酸氫銨產(chǎn)生沉淀的過程稱為“沉錳”。 ①“沉錳”過程中放出CO2，反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。 ②“沉錳”過程中沉錳速率與溫度的關(guān)系如圖所示。當(dāng)溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是________________________________________________。 （5）工業(yè)上采用間接氧化還原滴定法測定MnO2純度，其操作過程如下：準(zhǔn)確稱量0.9200g該樣品，與足量酸性KI溶液充分反應(yīng)后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好與25.00mL 0.0800molL-1 Na2S2O3溶液反應(yīng)（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。計算可得該樣品純度為___________。 【答案】生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀4.6~8.10.05(NH4)2SO4Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O溫度過高時碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢47.3% 16．三鹽基硫酸鉛(3PbOPbSO4H2O)簡稱“三鹽”，白色或微黃色粉末，熱穩(wěn)定性能優(yōu)良，主要用作聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑?！叭}”是由可溶性鉛鹽中加入硫酸生成硫酸鉛，再加氫氧化鈉而制得。以100.0噸鉛泥（主要成分為PbO、Pb及PbSO4等）為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示 已知：（1）Ksp(PbSO4)=1.8210-8，Ksp(PbCO3)=1.4610-13； （2）鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用。 請回答下列問題： （1）寫出步驟①“轉(zhuǎn)化”的化學(xué)方程式_________________________ （2）步驟②“過濾1”后所得濾渣的主要成分為_____________ （3）步驟③“酸溶”，最適合選用的酸為_____，為提高酸溶速率，可采取的措施是________（任意寫出一條） （4）若步驟④“沉鉛”后的濾液中c(Pb2+)=1.8210-5molL-1，則此時c(SO42-)=_______ molL-1 （5）從原子利用率的角度分析該流程的優(yōu)點為______________ （6）步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為__________________。 【答案】PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4Pb PbO PbCO3HNO3適當(dāng)升溫(適當(dāng)增加硝酸濃度、減小濾渣顆粒大小等合理答案均可)110-3濾液2(HNO3溶液)可以循環(huán)利用4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O 17．鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化鐵等涂在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進(jìn)行回收研究，設(shè)計實驗流程如下： 已知：a.NiCl2易溶于水，F(xiàn)e3＋不能氧化Ni2＋。 b．某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及開始沉淀和完全沉淀時的理論pH如表所示： M(OH)n Ksp pH 開始沉淀 沉淀完全 Al(OH)3 1.910－33 3.43 4.19 Fe(OH)3 3.910－38 2.53 2.94 Ni(OH)2 1.610－14 7.60 9.75 回答下列問題： （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出的沉淀Ⅱ______和沉淀Ⅲ______(填化學(xué)式)，則pH1___pH2(填“＞”、“＝”或“＜”)，控制兩種沉淀析出可利用______(填序號)。 A．pH試紙 B．石蕊指示劑 C．pH計 （2）已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4?H2O＞NiC2O4?2H2O，則步驟③的化學(xué)方程式是______。步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有_____________________。 （3）試寫出步驟⑥的離子方程式____________________________________。 【答案】Fe(OH)3Al(OH)3”“<”或“=”)。 ③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2 mol，則此時反應(yīng)_______移動(填“正向”“逆向”或“不”)；最終達(dá)平衡時NO的轉(zhuǎn)化率a=______________。 （3）在25 ℃下，向濃度均0.1 molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_____沉淀(填化學(xué)式)，當(dāng)兩種沉淀共存時，溶液中c(Mg2+)/c(Cu2+)=__________(已知25 ℃時Ksp[Mg(OH)2]=1.810-11，Ksp[Cu(OH)2]=2.210-20)。 【答案】）2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=﹣747kJ/mol ad0.042molL-1min-1916＞正向60%Cu(OH)28.2108或911109 19．以硫化銅精礦為原料生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下： 已知CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化，海綿銅中含少量CuO等。 （1）經(jīng)測定氧化酸浸過程有單質(zhì)S生成，寫出此過程中的化學(xué)方程式_____________ （2）步驟①中得到的氧化產(chǎn)物是____________，溶解溫度應(yīng)控制在60—70℃，原因是_____________。 （3）寫出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式_____________。 （4）步驟③先加NH4Cl、再加入亞硫酸銨時無沉淀，加水稀釋就產(chǎn)生大量臼色沉淀，其原因_____________。 （5）步驟⑤包括用pH=2的酸洗、水洗兩步操作，酸洗采用的酸是_____________(寫名稱)。 （6）上述工藝中，步驟⑥不能省略，理由是_____________。 （7）上述濃縮液中含有Iˉ、CIˉ等離子，取一定量的濃縮液，向其中滴加AgNO3溶液，當(dāng)AgCl開始沉淀時，溶液中中c(I-)c(Cl-)為_____________。(已知Ksp(AgCl)=1.810-10，Ksp(AgI)=8.510-17) 【答案】2CuS+2H2SO4+O2=2CuSO4+2S+2H2OCuSO4或Cu2+溫度低溶解速度慢,溫度過高銨鹽分解2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+步驟3先加NH4Cl，氯離子濃度較大，產(chǎn)生的氯化亞銅能溶于氯離子濃度較大的體系；氯化亞銅難溶于水，所以加水稀釋就產(chǎn)生大量白色沉淀硫酸醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化4.7210-7 【解析】（1）由題意知氧化酸浸過程有單質(zhì)S、CuSO4和H2O生成，所以此反應(yīng)的化學(xué)方程式2CuS+2H2SO4+O2=2CuSO4+2S+2H2O。 （2）由于酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，可氧化Cu生成CuSO4或Cu2+。溶解溫度應(yīng)控制在60-70℃，原因是溫度太低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解。故答案為：CuSO4或Cu2+；溫度低溶解速度慢，溫度過高銨鹽分解。 20．鉛單質(zhì)及其化合物在新能源領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，工業(yè)上利用方鉛精礦（主要成分為PbS）制備PbSO4的工藝流程如下： 已知：①PbCl2（s）+2Cl－(aq)PbCl4-(aq) △H＞0 ②Ksp(PbSO4)=1.010-8,Ksp(PbCl2)=1.610-5③Fe3＋、Pb2＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH值分別為3.2、7.0。 （1）步驟Ⅰ中發(fā)現(xiàn)有淡黃色沉淀生成，請寫出離子反應(yīng)方程式：_______________________； （2）步驟Ⅰ原料預(yù)處理過程中寫出一種除攪拌外加快反應(yīng)速率的辦法：_________________；反應(yīng)溫度不宜過高，且需加入過量鹽酸保證溶液呈強酸性，原因是：____________________； （3）操作①應(yīng)為：_______ ；操作②應(yīng)為：_________ ； A、趁熱過濾 B、蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶； C、蒸發(fā)結(jié)晶 D、重結(jié)晶 （4）寫出步驟III中PbCl2生成PbSO4的離子反應(yīng)方程式：___________________________ ，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______； （5）鉛蓄電池（Pb-PbO2-H2SO4）充電時的陽極反應(yīng)方程式：_________________________ ； （6）某鉛蓄電池放電時電流為0.2A，可持續(xù)放電時間96500s，此時參加反應(yīng)的Pb的質(zhì)量為41.4g，求該電池放電的能量轉(zhuǎn)化率α=_________ 。（電池能量轉(zhuǎn)化率的定義：α=實際輸出電量/理論輸出電量100%，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，已知法拉第常數(shù)為96500C/mol） 【答案】PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S將方鉛礦精礦磨成粉末抑制Fe3+、Pb2+離子水解ABPbCl2（s）+ SO42(aq) PbSO4（s）+2Cl-(aq)1.6103mol/LPbSO4 -2e +2H2O =PbO2+SO42-+4H+50% 21．工業(yè)上設(shè)計將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到V2O5流程： （1）步驟①所得廢渣的成分是____________（寫化學(xué)式），操作I的名稱__________； （2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO2+，HA表示有機(jī)萃取劑）：R2(SO4)n (水層)+ 2nHA（有機(jī)層）2RAn（有機(jī)層） + nH2SO4 (水層) ②中萃取時必須加入適量堿，其原因是_____________________________； ③中X試劑為（寫化學(xué)式）______________________________________； （3）④的離子方程式為 ___________________________________________； （4）25℃時，取樣進(jìn)行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下表： pH 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 釩沉淀率% 88.1 94.8 96.5 98.0 98.8 98.8 96.4 93.1 89.3 結(jié)合上表，在實際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為____________；若釩沉淀率為93.1%時不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)< _____________；(已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=2.610-39) （5）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有__________和_______________。 【答案】SiO2過濾加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率H2SO4ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－1.7～1.82.610-3molL-1氨氣（或氨水）有機(jī)萃取劑 【解析】（1）含有K2SO4、SiO2雜質(zhì)VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，故答案為：SiO2；過濾； （2）②中萃取時必須加入適量堿，能中和反應(yīng)生成的硫酸，使平衡正向移動，有利于提高萃取率，③中反 22．鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能，在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如下： 回答下列問題： （1）洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成?；旌系膶嶒灢僮魇莀_____________________________。 （2）先加入氨水調(diào)節(jié)pH＝3，過濾，濾渣主要成分是__________；再向濾液加入氨水調(diào)節(jié)pH＝6，濾液中Sc3+的濃度為_____________。（已知：Ksp[Mn(OH)2]＝1.910－13、Ksp[Fe(OH)3]＝2.610－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.010－31） （3）用草酸“沉鈧”。25 ℃時pH＝2的草酸溶液中＝__________(保留兩位有效數(shù)字)。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式__________________________________。[已知Ka1(H2C2O4)＝5.910－2，Ka2(H2C2O4)＝6.410－5] （4）草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為______________________________________________。 （5）廢酸中含鈧量為15 mgL－1，V L廢酸最多可提取Sc2O3的質(zhì)量為____________。 【答案】 將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入 H2O2中，并不斷攪拌 Fe(OH)3 9.010－7molL－l 3.810－2 2Sc3+＋ 3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋ 6H+ 2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2 0.023V g 23．含有K2Cr2O7的廢水具有較強的毒性，工業(yè)上常用鋇鹽沉淀法處理含有K2Cr2O7的廢水并回收重鉻酸，具體的流程如下： 已知：i. CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水，其它幾種鹽在常溫下的溶度積如下表所示。 物質(zhì) CaSO4 CaCrO4 BaCrO4 BaSO4 溶度積 9.110-6 2.3010-2 1.1710-10 1.0810-10 ii. Cr2O72－+ H2O2 CrO42－+ 2H+ （1）向濾液1中加入BaCl2H2O的目的，是使CrO42－從溶液中沉淀出來。 ①結(jié)合上述流程說明熟石灰的作用是_______________________________。 ②結(jié)合表中數(shù)據(jù)，說明選用Ba2+而不選用Ca2+處理廢水的理由是________________。 ③研究溫度對CrO42－沉淀效率的影響。實驗結(jié)果如下：在相同的時間間隔內(nèi)，不同溫度下CrO42－的沉淀率沉淀率=固體2中CrO42-的量濾液1中CrO42-的量100%， 如下圖所示。 已知：BaCrO4（s） Ba2+ （aq） + CrO42－（aq） CrO42－的沉淀效率隨溫度變化的原因是___________________________________。 （2）向固體2中加入硫酸，回收重鉻酸。 ① 硫酸濃度對重鉻酸的回收率如下圖（左）所示。結(jié)合化學(xué)平衡移動原理，解釋使用0.450 mol/L的硫酸時，重鉻酸的回收率明顯高于使用0.225 mol/L的硫酸的原因是_________________________________。 ② 回收重鉻酸的原理如下圖（右）所示。當(dāng)硫酸濃度高于0.450 mol/L時，重鉻酸的回收率沒有明顯變化，其原因是_______________________________。 （3）綜上所述，沉淀BaCrO4并進(jìn)一步回收重鉻酸的效果與___________有關(guān)。 【答案】沉淀SO42－；調(diào)節(jié)溶液pH，使Cr2O72－轉(zhuǎn)化為CrO42－而沉淀BaCrO4比CaCrO4更難溶，可以使CrO42－沉淀更完全溫度升高，沉淀速率加快c（H2SO4）增大，則c（SO42－）增大，與Ba2+生成沉淀，促進(jìn)BaCrO4Ba2++CrO42－平衡右移，c（CrO42－）增大；同時，c（H+）也增大，共同促進(jìn)Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7BaSO4與BaCrO4溶解度接近，c（H2SO4）越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4 外，使其難于接觸H2SO4，阻礙重鉻酸生成受到溶液pH 、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等影響（其他答案合理給分） 24．工業(yè)上用菱錳礦（MnCO3）［含F(xiàn)eCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質(zhì)］為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下： 已知：生成氫氧化物沉淀的pH Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 開始沉淀時 8.3 6.3 2.7 4.7 完全沉淀時 9.8 8.3 3.7 6.7 回答下列問題： （1）鹽酸溶解MnCO3的化學(xué)方程是______________，濾渣1的主要成分為________________。 （2）向溶液1中加入雙氧水時，反應(yīng)的離子方程式是___________________。 （3）濾液2中加入稍過量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu2+，反應(yīng)的離子方程式是__________________，在