- 难溶电解质的溶解平衡
- 共2266题
废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂．
（1）在上述溶解过程中，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，LiCoO2在溶解过程中反应的离子方程式为______．
（2）除杂时通入空气的目的______，所得的废渣成分为______．从废渣中获得Al2O3的部分流程如图甲所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质．则步骤I需要的玻璃仪器有______，步骤Ⅱ中反应的离子方程式是______．
（3）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如图乙．
a．将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解．
b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3．
①a中，阴极的电极反应式是______．
②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是______．
正确答案
解：（1）根据题意知，酸性条件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，则LiCoO2被氧化生成Co2+，所以发生的离子反应方程式为：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O，
故答案为：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O；
（2）亚铁离子不稳定，易被氧气氧化生成铁离子，所以除杂时通入空气的目的是将亚铁离子氧化生成铁离子，再将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，从而除去亚铁离子；根据表格知，pH为5-6时，铁离子和铝离子完全转化为沉淀，所以废渣的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；分离固体和溶液的方法是过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；步骤I中，废渣中的铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，步骤II中，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝，反应离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+； Fe（OH）3、Al（OH）3；烧杯、漏斗、玻璃棒；2AlO2-+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3ˉ；
（3）①a中，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-，
故答案为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-；
②b中，氢氧化锂和碳酸氢铵反应生成碳酸锂和碳酸铵，反应方程式为2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O，
故答案为：2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O．
解析
解：（1）根据题意知，酸性条件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，则LiCoO2被氧化生成Co2+，所以发生的离子反应方程式为：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O，
故答案为：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O；
（2）亚铁离子不稳定，易被氧气氧化生成铁离子，所以除杂时通入空气的目的是将亚铁离子氧化生成铁离子，再将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，从而除去亚铁离子；根据表格知，pH为5-6时，铁离子和铝离子完全转化为沉淀，所以废渣的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；分离固体和溶液的方法是过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；步骤I中，废渣中的铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，步骤II中，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝，反应离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+； Fe（OH）3、Al（OH）3；烧杯、漏斗、玻璃棒；2AlO2-+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3ˉ；
（3）①a中，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-，
故答案为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-；
②b中，氢氧化锂和碳酸氢铵反应生成碳酸锂和碳酸铵，反应方程式为2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O，
故答案为：2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O．
（2014•安徽模拟）已知常温时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12，取适量的MgCl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得pH=12.0，则下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．pH=12的溶液中，c （H+）=10-12mol/L，故A正确；
B．烧碱与MgCl2溶液反应生成沉淀，消耗了NaOH溶液，向MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH=12，则所加NaOH溶液pH＞12，故B错误；
C．溶液中由水电离产生的c（OH-）水=c （H+）水=10-12mol/L，故C正确；
D．溶液中c（OH-）=
故选：B．
自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝（CuS）．下列分析一定正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化是溶解度大的物质向溶解度小的物质转化，PbS能转化为CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的溶解度，故A错误；
B．原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，硫元素化合价升高作还原剂具有还原性；铜蓝中硫元素化合价最低，所以能失电子具有还原性，故B错误；
C．硫化锌难溶于水，所以要写化学式，不能写离子，故C错误；
D．原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，所以存在氧化还原反应；CuSO4与ZnS反应生成硫化铜和硫酸锌是复分解反应，故D正确．
故选D．
Cu（OH）2在水溶液中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu（OH）2（s）⇌Cu2+（aq）+2OH-（aq），在常温下KSP=2×10-20mol3/L3．在常温下如果要生成Cu（OH）2沉淀，需要向0.02mol/L的CuSO4溶液中加入碱溶液来调整溶液的pH，使溶液的pH大于（ ）
正确答案
解析
解：已知Ksp=2×10-20，c（Cu2+）=0.02mol•L-1，
在常温下如果要生成Cu（OH）2沉淀，
则c（Cu2+）×c2（OH-）≥2×10-20，
所以c（OH-）≥
应调节溶液pH大于5，
故选D．
已知常温下：KSP[Mg（OH）2]═1.2×10-11 mol3•L-3；KSP（AgCl）═1.8×10-10 mol2•L-2；KSP（Ag2S）═6.3×10-50 mol3•L-3；KSP（CH3COOAg）═2.3×10-3mol2•L-2．下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．等体积混合浓度均为0.02mol•L-1，c（CH3COO-）×c（Ag+）=0.0004＜2.3×10-3，不会产生CH3COOAg沉淀，故A错误；
B．将0.001 mol•L-1的AgNO3溶液滴入0.001 mol•L-1的KCl和0.001 mol•L-1的K2S液中，c（Ag+）×c（Cl-）=10-6，c2（Ag+）×c（S2-）=10-9，AgCl先达到饱和，应先生成AgCl沉淀，故B错误；
C．Ksp〔Mg（OH）2〕=c（Mg2+）×c2（OH-），c（OH-）≥
D．硫离子的状态为溶液中（aq），故D错误．
故选C．
（1）该废液中可能大量存在的一种阴离子是______（填序号）；
A．SO42- B．NO3-C．Cl-D．CO32-
（2）为检测废液中铝元素的含量需将其从废水样品中分离出来．
①首先向废水中加入足量的试剂______，铝元素发生变化的离子方程式是：______；
②过滤，向滤液中通入足量CO2，将产生的沉淀过滤、洗涤干燥、称量．
（3）今要回收金属银，请你设计一个实验方案，（用文字叙述，或写出有关主要的离子反应方程式）：
______．
（4）如图为某温度下，Fe（OH）3（s）、Mg（OH）2（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的pH，金属阳离子浓度变化情况．
据图分析：该温度下，溶度积常数的关系为：Ksp[Fe（OH）3]______Ksp[Mg（OH）2]（填“＞”、“=”、“＜”）；如果在新生成的Mg（OH）2浊液中滴入足量的Fe3+，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是：______．
正确答案
B
NaOH
Al3++4OH-═AlO2-+2H2O
向废液中加过量的铁粉，充分搅拌后过滤得滤渣，再向滤渣中加入过量盐酸，洗涤滤渣得到银．
2Fe3++Fe=3Fe2+；Fe+2Ag+=2Ag+Fe2+；Fe+2H+=Fe2++H2↑
＜
（由于Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Mg（OH）2]），浊液中存在溶解平衡：Mg（OH）2═Mg2++2OH-，
当加入Fe3+后与OH-生成更难溶解的Fe（OH）3，使平衡继续向右移动，最后Mg（OH）2全部溶解
转化为红棕色的Fe（OH）3
解析
解：（1）因硫酸银不溶液水，氯化银不溶于水，金属离子与碳酸根离子生成不溶于水的碳酸盐，所有的硝酸盐都溶于水，即硝酸根离子与金属离子均不反应，故答案为：B；
（2）只有氢氧化铝与碱反应，利用碱将金属阳离子分离，则试剂选NaOH溶液，发生的离子反应为Al3++4OH-═AlO2-+2H2O，
故答案为：NaOH溶液；Al3++4OH-═AlO2-+2H2O；
（3）因为银在金属活动性顺序中位于氢的后面，铁的活泼性强于银，故可以采用溶液中的置换法，利用铁置换硝酸银中的银，具体操作为：向废液中加过量的铁粉，充分搅拌后过滤得滤渣，再向滤渣中加入过量盐酸，洗涤滤渣，
故答案为：向废液中加过量的铁粉，充分搅拌后过滤得滤渣，再向滤渣中加入过量盐酸，洗涤滤渣得到银．2Fe3++Fe=3Fe2+；Fe+2Ag+=2Ag+Fe2+；Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（4）①根据图象上的点可以知道，当阳离子铁离子、镁离子浓度相等时，对应的氢离子浓度的大小关系，结合Ksp（氢氧化铁）=c（Fe3+）•c（OH-）3，Ksp（氢氧化镁）=c（Mg2+）•c（OH-）2，所以KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，故答案为：＜；
②根据①的分析，KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，由于KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，所以当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀．
下列说法中不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、化学反应平衡常数只与反应本身的性质和温度有关，当难溶物确定时就只和温度有关了，故A正确；
B、Ksp只受温度的影响，与浓度无关，故B正确；
C、Ksp只受温度的影响，与浓度无关，故C错误；
D、由于Ksp（FeS）＞Ksp（CuS），在FeS饱和溶液中加入Cu2+溶液，可生成CuS沉淀，故D正确；
故选C．
已知298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12，（MgF2的溶度积常数Ksp=7.4×10-11）取适量的MgCl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得pH=13.0，则下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．pH=13的溶液中，c （H+）=10-13mol/L，故A正确；
B．由水电离产生的c（OH-）水=c （H+）水=10-PHmol•L-1=10-13mol/L，故B正确；
C、取适量的MgCl2溶液加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡状态测得溶液的pH=13.0，溶液中c（OH-）=0.1mol/L，由氢氧化镁溶度积常数计算镁离子浓度，Ksp=c（Mg2+）c2（OH-）=5.6×10-12 ，代入计算得到c（Mg2+）=5.6×10-10 mol/L，故C正确；
D、298K时Mg（OH）2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12，Ksp=c（Mg2+）c2（OH-）=5.6×10-12，c（Mg2+）=1.1×10-4mol/L；MgF2的溶度积常数Ksp=7.4×10-11．Ksp=c（Mg2+）c（F-）2=7.4×10-11，得到c（Mg2+）=2.65×10-4mol/L，则298 K时饱和Mg（OH）2溶液与饱和MgCO3溶液相比前者的c（Mg2+）小，故D错误；
故选D．
某温度下HF的电离常数Ka=3.3×10-4 mol•L-1，CaF2的溶度积常数Ksp=1.46×10-10（mol•L-1）3．在该温度下将浓度为0.31mol•L-1的HF溶液与浓度为0.0O2 mol•L-1的CaCl2溶液等体积混合．下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．电离常数Ka（HF）=3.3×10-4 ，HF为弱电解质，不能完全电离，某温度下，0.31mol•L-1HF溶液中c（H+）=
B．溶度积只受温度的影响，不随浓度的变化而变化，故B错误；
C．某温度下浓度为0.31mol•L-1的HF溶液中c（H+）=c（F-）=1×10-2mol/L，在该温度下将浓度为0.31mol•L-1的HF溶液与浓度为0.0O2 mol•L-1的CaCl2溶液等体积混合，c（F-）=0.5×10-2mol/L，c（Ca2+）=1×10-3mol/L，c2（F-）×c（Ca2+）=0.25×10-4×1×10-3=2.5×10-8＞1.46×10-10，该体系中有CaF2沉淀产生，故C错误；
D．饱和的CaF2溶液加水后变成不饱和溶液，c（Ca2+）一定比加水前小，故D正确；
故选AD．
已知：25°C时，Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12，Ksp[MgF2]=7.42×10-11．则该温度下，下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、．NH4+结合OH-使氢氧化镁溶解平衡正向移动，Mg2+增大，故A正确；
B．因氢氧化镁溶度积小，由Ksp计算则其Mg2+浓度小，故B错误；
C、Ksp不随浓度变化，只与温度有关，故C错误．
D．二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使氢氧化镁转化，故D错误；
故选A．
扫码查看完整答案与解析