高考化学 考点72 化工流程中溶度积常数的计算必刷题.docx

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高考化学考点72化工流程中溶度积常数的计算必刷题

考点七十二化工流程中溶度积常数的计算

1．醋酸镍（（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。

一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：

（1）粉碎含镍废料的作用__________________________________

（2）酸浸过程中，lmolNiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。

写出该反应的化学方程式：

___。

（3）写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：

____。

（4）调节pH除铁、铝步骤中，溶液pH的调节范围是____。

（5）滤渣3主要成分的化学式是____。

（6）沉镍过程中，若c（Ni2+）=2.0mol．L-1，欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c（Ni2+）≤10-5mol·L-1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为____g（保留一位小数）。

（7）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。

酸浸的最佳温度与时间分别为____℃、______min。

【答案】

【解析】

（1）将含镍原料粉碎可以提高镍的浸出率；

（2）酸浸过程中，1molNiS被硝酸氧化失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2，

2．钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料，其制备工艺流程如下图所示：

（1）镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种，它们均极易与水发生反应。

写出MgC2发生水解反应的化学方程式：

_____；Mg2C3的电子式为_____。

（2）“混合溶液”环节，钛元素在不同pH下主要以种形式存在，如上图所示。

实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.5～3之间，再进行“沉淀”，则上图中曲线a对应钛的形式为______填化学符号）；写出“沉淀”时的离子方程式：

_____。

（3）草酸氧钛钡晶体经蒸馏水数次洗涤后，证明它已被洗涤干净的实验方案为_____。

（4）工业上TiCl4和BaCO3通常用如下方法制备：

①先将金红石（TiO2）与过量焦炭混合，再通入Cl2）并加热到900℃制取TiCl4。

请写出该法制备TiCl4的化学方程式：

_____。

②BaCO3是将重晶石（主要成分为BaSO4）浸泡在Na2C03溶液中足够长时间来制备。

请问Na2CO3溶液的浓度至少要大于_____mol/L才能开始转化。

（已知常温下：

，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）2·4H2O↓（5）取最后一次洗涤液少量于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，无白色沉淀生成证明草酸氧钛钡已被洗涤干净（6）TiO2+2C+2Cl2

TiCl4+2CO（7）2.58×10-4

3．工业上利用废镍催化剂（主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如下：

（1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：

___________________________________；滤渣I的成分是CaSO4和____________________（填化学式）。

（2）除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣II。

已知滤渣II的成分与温度、pH的关系如图所示：

①若控制温度40℃、pH=8，则滤渣II的主要成分为___________（填化学式）。

②若控制温度80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀（图中阴影部分），写出生成黄铁矾钠的离子方程式：

___________________________________________。

（3）已知除铁后所得100mL溶液中c（Ca2+）=0.01mol·L-1，加入100mLNH4F溶液，使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c（Ca2+）=1×10-5mol·L-1，则所加c（NH4F）=_______mol·L-1。

[已知Ksp（CaF2）=5.29×10-9]

（4）加入有机萃取剂的作用是________________________。

【答案】把废镍催化剂粉碎、适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌等SiO2FeOOH2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6（SO4）4（OH）12↓+3Cl-+6H+6.6×10-2除去溶液中的Zn2+

②若控制温度80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀，依据氧化还原反应规律写出生成黄铁矾钠的离子方程式为：

2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6（SO4）4（OH）12↓+3Cl-+6H+；

因此，本题正确答案是：

2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6（SO4）4（OH）12↓+3Cl-+6H+； 

（3）根据反应式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根据Ksp（CaF2）=c（Ca2+）c2（F-）=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c（F-）=

，设加入c（NH4F）=cmol/L，则

=

；解得c=6.6×10-2，

因此，本题正确答案是：

6.6×10-2；

（4）根据流程图，加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+，因此，本题正确答案是：

除去溶液中的Zn2+。

4．

（1）一定温度下，Ksp[Mg3（PO4）2]＝6.0×10－29，Ksp[Ca3（PO4）2]＝6.0×10－26。

向浓度均为0.20mol·L－1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO4，先生成________沉淀（填化学式）；当测得溶液其中一种金属阳离子沉淀完全（浓度小于10－5mol·L－1）时，溶液中的另一种金属阳离子的物质的量浓度为________。

（2）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下：

①毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是________。

②加入NH3·H2O调节pH＝8可除去________（填离子符号），滤渣Ⅱ中含________（填化学式）。

加入H2C2O4时应避免过量，原因是________。

Ca2＋

Mg2＋

Fe3＋

开始沉淀时的pH

11.9

9.1

1.9

完全沉淀时的pH

13.9

11.1

3.7

已知：

Ksp（BaC2O4）＝1.6×10－7，Ksp（CaC2O4）＝2.3×10－9。

（3）已知25℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液，下列叙述正确的是___（填字母）。

A．溶液中析出CaSO4沉淀，最终溶液中c（SO42－）比原来的大

B．溶液中无沉淀析出，溶液中c（Ca2＋）、c（SO42－）都变小

C．溶液中析出CaSO4沉淀，溶液中c（Ca2＋）、c（SO42－）都变小

D．溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c（SO42－）比原来的大

【答案】Mg3（PO4）2＜10－4mol·L－1可以增大反应物的接触面积，增大反应速率Fe3＋Mg（OH）2、Ca（OH）2会导致生成BaC2O4沉淀，产品产量会减少D

5．钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。

以水钴矿（主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等）为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

Ⅰ．“酸浸”

（1）钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。

综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为_________、_________；滤渣①的主要成分为__________。

（2）Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4，化学方程式为______________________________。

Ⅱ．“净化除杂”分三步完成：

（3）除铁：

加入适量Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6（SO4）4（OH）12，离子方程式为_______________。

（4）除钙、镁：

加入适量NaF，当Mg2+恰好完全被除去（离子浓度等于10－5mol·L－1）时，c（Ca2+）=_____________mol·L－1（取两位有效数字）。

已知：

Ksp（MgF2）=7.4×10－11，Ksp（CaF2）=1.5×10－10。

（5）除铜：

加入适量Na2S2O3，发生反应2CuSO4＋2Na2S2O3＋2H2O＝Cu2S↓＋S↓＋2Na2SO4＋2H2SO4，该反应的还原产物为___________。

Ⅲ．“萃取和反萃取”

（6）“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________（写化学式）。

（7）实验室称取100g原料（含钴11.80%），反萃取时得到浓度为0.036mol·L－1的CoCl2溶液5L，忽略损耗，钴的产率＝______（产率=

）。

【答案】12h90℃SiO2（二氧化硅）2Co2O3＋4H2SO4（浓）

4CoSO4＋4H2O＋O2↑2Na+＋6Fe3+＋4SO42－＋12H2O

Na2Fe6（SO4）4（OH）12↓＋12H+2.0×10-5Cu2S、SNiSO4钴的产率=

6．金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。

以钛铁矿（主要成分钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。

请回答下列问题。

（1）钛酸亚铁（用R表示）与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C═2Fe+2TiO2+CO2↑，钛酸亚铁的化学式为_______________；钛酸亚铁和浓H2SO4反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为_____________________________________。

（2）上述生产流程中溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。

常温下，其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。

氢氧化物

Fe（OH）2

TiO（OH）2

Mg（OH）2

Ksp

8.0×10-16

1.0×10-29

1.8×10-11

①常温下，若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol/L，当溶液的pH等于_______时，Mg（OH）2开始沉淀。

②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为___________________________________________________________。

（3）中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的方程式为______________。

Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是_________。

【答案】FeTiO3FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O10TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓（或H2TiO3）+2H+TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO隔绝空气

7．CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂。

可由水钴矿[主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取，其工艺流程如下：

已知：

①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等。

②流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表。

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Co（OH）2

Al（OH）3

Mn（OH）2

开始沉淀

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熔点为86℃，加热至110﹣120℃时，失去结晶水生成CoCl2。

回答下列问题：

（1）浸出水钴矿过程中，Fe2O3发生反应的化学方程式为________________________。

（2）向浸出液中加入适量NaClO3目的是______________________________________。

（3）“加Na2CO3调pH至a”，a的范围是______；过滤所得沉淀的化学式为_________。

（4）萃取剂对金属离子的萃取与溶液pH的关系如下图所示，向“滤液”中加入该萃取剂的目的是_____，使用该萃取剂的最佳pH范围是_____（填选项字母，pH-萃取率见下）

A．5.0﹣5.5B．4.0﹣4.5C．3.0﹣3.5D．2.0﹣2.5

【答案】Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O将Fe2+氧化为Fe3+，易于除去铁元素5.2-7.6Fe（OH）3、Al（OH）3除去溶液中的Mn2+C

【解析】

（1）根据流程可知，浸出水钴矿过程中，Fe2O3与Na2SO3和盐酸发生反应生成FeCl2、Na2SO4和水，反应的化学方程式为Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O；

8．Ⅰ．KAl（SO4）2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。

实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。

回答下列问题：

（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用___（填标号）。

a．HCl溶液b．H2SO4溶液c．氨水d．NaOH溶液

（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________________。

（3）沉淀B的化学式为___

II．毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

（4）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是___________________________________。

（5）滤渣Ⅱ中含_________（填化学式）。

加入H2C2O4时应避免过量，原因是_____________。

已知：

Ksp（BaC2O4）=1.6×10-7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10-9

【答案】d2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Al（OH）3增大接触面积从而使反应速率加快Mg（OH）2、Ca（OH）2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少

9．草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。

用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下图所示：

已知：

①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；

②酸性条件下，ClO3－不会氧化Co2＋，ClO3－转化为Cl－；

③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

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）浸出过程中加入Na2SO3的主要目的是____。

（2）向浸出液中加入NaClO3的离子反应方程式：

____。

（3）已知：

常温下NH3·H2O

NH4+＋OH－　Kb＝1.8×10－5

H2C2O4

H＋＋HC2O4－　Ka1＝5.4×10－2

HC2O4－

＋＋C2O42－　Ka2＝5.4×10－5

则该流程中所用（NH4）2C2O4溶液的pH____7（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（4）加入（NH4）2C2O4溶液后析出晶体，再过滤、洗涤，洗涤时可选用的试剂有____（填字母代号）。

A．蒸馏水B．自来水

C．饱和的（NH4）2C2O4溶液D．稀盐酸

（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1所示，萃取剂的作用是____；其使用的适宜pH范围是____（填字母代号）。

A．2.0～2.5　　　　B．3.0～3.5　　　　C．4.0～4.5

（6）CoC2O4·2H2O热分解质量变化过程如图2所示。

其中600℃以前是隔绝空气加热，600℃以后是在空气中加热。

A、B、C均为纯净物；C点所示产物的化学式是____。

【答案】将Co3＋还原为Co2＋ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O＜A除去溶液中的Mn2＋BCo2O3

10．工业上用含锰废料（主要成分MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等）与烟气脱硫进行联合处理并制备MnSO4的流程如下：

已知：

25℃时，部分氢氧化物的溶度积常数（Ksp）如下表所示。

氢氧化物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Cu（OH）2

Mn（OH）2

Ksp

1.3×10-33

4.0×10-38

2.2×10-20

1.9×10-14

请回答：

（1）沉淀1的化学式为__________________。

（2）室温下，调节pH为5。

试通过计算说明此时Al3+、Fe3+已沉淀完全，理由是_________。

“净化”时，加入（NH4）2S的作用为___________________。

（3）“酸化、还原”中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为__________________。

（4）已知：

滤液3中除MnSO4外，还含有少量（NH4）2SO4。

（NH4）2SO4、MnSO4的溶解度曲线如下图所示。

据此判断，操作“I”应为蒸发浓缩、____________、洗涤、干燥。

（5）工业上可用电解酸性MnSO4溶液的方法制备MnO2，其阳极反应式为________________。

（6）25.35gMnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。

1150℃时，反应的化学方程式为___________________。

。

【答案】CaSO4pH=5时，[Al3+]=1.3×10-33/（10-9）3=1.3×10-6<×10-5，说明Al3+已经沉淀完全。

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趁热过滤Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2

Mn3O4＋O2↑

11．铬铁矿（FeCr2O4）中含有Al2O3、Fe2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的工艺流程示意图如下（部分操作和条件略）：

（1）铬铁矿（FeCr2O4）改写为氧化物的形式为___________________。

（2）反应①中发生了两个主要反应，其中一个主要反应的化学方程式为4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2

8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一个主要反应的化学方程式为______________________________。

（3）写出反应②中生成固体B的离子方程式为_________________________________。

（4）pH<5时，发生反应有__________________（写离子方程式），Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl。

下表是相关物质的溶解度数据：

物质

溶解度

（g/100gH2O）

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固体后经一系列操作析出K2Cr2O7晶体的理由是___________________________。

②获得K2Cr2O7晶体的操作由多步组成，依次是加入KCl固体、蒸发浓缩、________________、_____________、洗涤、干燥得到晶体。

（5）某种酒精测试仪中，K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化为乙酸，自身被还原为三价铬离子，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量比为_________________。

（6）含铬废渣（废水）的随意排放对人类生成环境有极大的危害，电解法是处理铬污染的一种方法，电解时，在阴极区有Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀生成（已知Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10—38，Ksp[Cr（OH）3]=6.0×10—31）。

已知电解后的溶液中c（Cr3+）为3.0×10—5mol/L，则溶液中c（Fe3+）为________________mol/L。

【答案】FeO·Cr2O3Na2CO3+Al2O3

2NaAlO2+CO2↑AlO2—+CH3COOH+H2O=Al（OH）3↓+CH3COO—2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2OK2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且温度对氯化钠的溶解度影响较小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾冷却结晶过滤2:

32.0×10—12

12．重铬酸盐广泛用作氧化剂、皮革制作等。

以铬矿石（主要成分是Cr2O3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为原料制取重铬酸钠的流程如下：

请回答下列问题：

（1）固体残渣主要是含________元素的氧化物。

（2）写出Cr2O3与纯碱在高温焙烧时反应的化学方程式_______________________。

（3）高温焙烧后粉碎的目的是________________，调节pH时形成的沉淀的成分是___________________。

（4）写出硫酸酸化使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式______________________。

（5）某工厂采用石墨电极电解Na2CrO4溶液，实现了Na2CrO4到Na2Cr2O7的转化，其原理如图所示。

写出阳极的电极反应式____________________。

（6）Na2Cr2O7可用于测定废水的化学耗氧量（即COD，指每升水样中还原性物质被氧化所需要O2的质量）。

现有某水样100．00mL，酸化后加入C1mol/L的Na2Cr2O7溶液V1mL，使水中的还原性物质完全被氧化（Cr2O72－还原为Cr3+）；再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－，结果消耗FeSO4溶液V2mL。

①该水样的COD为________________mg/L；

②假设上述反应后所得溶液中Fe3+和Cr3+的物质的量浓度均为0．1mol/L，要使Fe3+沉淀完全而Cr3+还未开始沉淀．则需调节溶液pH的范围是______________。

（可能用到的数据：

KSPFe（OH）3=4．0×10-38,KSPCr（OH）3=6．0×10-31，

，

，

，

）

【答案】铁2Cr2O3 +4Na2CO3 +3O2 

4Na2CrO4+4CO2增大接触面积，提高水