- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
工业上为了测定辉铜矿（主要成分是Cu2S）中Cu2S的质量分数，设计了如图装置。实验时按如下步骤操作：
E.将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度,发生反应为:Cu2S+O2=SO2 +2Cu。
F. 移取25.00ml含SO2的水溶液于250ml锥形瓶中，用0.0100mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点。按上述操作方法重复滴定2—3次。
试回答下列问题：
（1）装置①的作用是_________________；装置②的作用是____________________。
（2）假定辉铜矿中的硫全部转化为SO2，并且全部被水吸收，则操作F中所发生反应的化学方程式为 ，当产生_______________________________的现象时可判断滴定已经达到终点。
（3）若操作F的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中Cu2S的质量分数是_________。
（4）本方案设计中由一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误），你认为是 （写一种既可）。
（5）已知在常温下FeS 的 Ksp＝ 6 . 25 × 10 －18, H2S 饱和溶液中 c (H＋）与 c (S2－）之间存在如下关系： c2 (H＋) ·c（S2－) =" 1" . 0×10－22。在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中c（Fe2+）为 lmol/L，应调节溶液的c（H十）为__________。
正确答案
（1）除去空气中的还原性气体与酸性气体； 干燥空气
（2）2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O
滴入最后一滴标准KMnO4溶液后，溶液由无色变为淡紫色，并在半分钟内不褪色
（3）80％
（4）在KMnO4滴定前，未反应完的SO2与空气中的O2也可将H2SO3氧化，造成测定结果偏低
（5）4 ×10－3mol/L
试题分析：（1）装置①溶液含有KMnO4具有氧化性，可吸收空气中的还原性气体，NaOH可吸收酸性气体；装置②含有碱石灰，具有吸水性，可干燥空气。
（2）操作F中KMnO4氧化H2SO4，配平可得化学方程式：2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O；滴定达到终点时，H2SO3完全反应，所以现象为：滴入最后一滴标准KMnO4溶液后，溶液由无色变为淡紫色，并在半分钟内不褪色。
（3）三次滴定标准液的体积分别为：19.99mL、20.01mL、18.04mL，第三次滴定的体积差别较大，数据出现了错误，应舍去，前两次滴定标准液的平均体积为20.00mL，根据化学方程式可得物质的对应关系为：5Cu2S ～ 5SO2～ 5H2SO3～ 2KMnO4，则辉铜矿样品中Cu2S的质量分数="0.02L×0.0100mol/L×5/2×10×160g/mol÷1.000g×100%" =80%
（4）SO2能被空气中的O2氧化，所以在KMnO4滴定前，未反应完的SO2与空气中的O2也可将H2SO3氧化，造成测定结果偏低。
（5）（Fe2+）为 lmol/L，则c（S2－) = Ksp（FeS）÷c（Fe2+）=" 6" . 25 × 10 －18÷1="6" . 25 × 10 －18，带入c2 (H＋) ·c（S2－) =" 1" . 0×10－22，可得c（H+）="4" ×10－3mol/L
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）写出Cr2O3在高温焙烧时反应的化学方程式______________________
（2）写出硫酸酸化使Na-2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式 ______________。
（3）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。
①钠离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钠(
②写出阳极的电极反应式__________
（4） 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100．00 mL，酸化后加入C1 mol/L的Na2Cr2O7溶液 V1 mL，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V2 mL。
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0．1 mol/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，
正确答案
（1）2Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2 
（2）2CrO42-+ 2H+= Cr2O72- + H2O
（3）①CH2=CHCOONa ②4OH- -4e- =O2↑ + 2H2O
（4）①480C1V1-80C2V2②3．2～4．3之间
试题分析：（1）Cr2O3高溫焙烧变成Na2CrO4，Cr化合价升高，有反应物可知必须有氧气充当氧化剂，生成物中有钠元素，所以纯碱参与了反应。（2） Na-2CrO4转化为Na2Cr2O7化合价没有变化，酸性条件有H+参与反应，产物中有水生成。（3）①有高聚物结构简式
（9分）工业废水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡：2CrO42—（黄色）+2H+
（1）该反应体系的平衡常数表达式为：
（2）若平衡体系的pH=2，则溶液显 色.
（3）能说明第①步反应达平衡状态的是 。
a．溶液的颜色不变 b．2v (Cr2O72—) ="v" (CrO42—)
c． Cr2O72—和CrO42—的浓度相同
（4）完成第②步反应的离子方程式：
__Cr2O72—+ __Fe2+ +_____="__" Cr3+ + __Fe3+ +__ H2O
（5）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr(OH)3(s)
常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝c(Cr3+)· c3(OH—)＝10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至 。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr2O72—的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。
(6)写出电解过程中的电极反应式:
阳极: 。阴极: 。
(7)溶液中同时生成的沉淀还有 。
正确答案
(共11分)（1）略(2分) （2）橙(1分) （3）a(1分)
(4)Cr2O72—+ 6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7 H2O(2分) （5）5(2分)
（6）Fe－2e－＝Fe2+(1分)， 2H++2e－＝H2↑(1分) （7） Fe(OH)3(1分)
（1）平衡常数是指：可逆反应达到平衡后生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值：即表示为：
（2）溶液显酸性，即溶液颜色显橙色；
（3）能说明第①步反应达平衡状态的是c.溶液的颜色不变
（4）根据氧化还原反应过程中元素化合价升高的总价数=化合价降低的总价数配平可得，反应的离子方程式为：Cr2O72—+ 6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7 H2O；
（5）要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，c(OH-)3 =" Ksp" / c(Cr3+) = 10-32÷ 10-5 = 10-27mol/L，c(OH-) = 10-9mol/L，pOH = 9，pH = 5。
（6）用Fe做电极的原因为：阳极：Fe - 2e- = Fe2+，在阳极附近溶液中会发生：6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O；
在阴极附近溶液pH升高的原因是：2H+ + 2e- = H2↑ ；
（7）阴极附近溶液c(H+)减小，pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。溶液中同时产生沉淀还有Fe(OH)3
高铁酸钾（K2FeO4）有强氧化性，是一种安全性很高的水处理剂。
（1）高铁酸钾中铁元素的化合价是 ，它可以将废水中的亚硝酸钾（KNO2）氧化，同时生成具有吸附性的Fe(OH)3，该反应的化学方程式为 。
（2）某学习小组用废铁泥（主要成分为Fe3O3、FeO、CuO和少量Fe）制备高铁酸钾的流程如下：
①操作Ⅰ要在通风橱中进行，其原因是 。
②溶液A中含有的金属阳离子是 。
③25℃时，若将溶液B中的金属离子完全沉淀，应调节c(H+)小于 。（已知：i. Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39、Ksp[Fe(OH)2] =4.0×10-17、Ksp[Cu(OH)2] =1.6×10-20；ii. 溶液中离子浓度小于10-5 mol·L-1时，可视为沉淀完全。）
④该小组经多次实验，得到如图结果，他们的实验目的是 。
（3）高铁酸钾还可以用电解法制取，电解池以铁丝网为阳极，电解液使用氢氧化钾溶液，其阳极反应式为 。
正确答案
（1）+6 （2分） 2 K2FeO4 + 3KNO2 +5H2O =" 2" Fe(OH)3+3KNO3 + 4KOH （3分）
（2） ①反应产生的氮氧化物有毒 （2分）
②Fe3+、Cu2+（2分）
③2.5×10－7 mol·L－1 （2分）
④探究高铁酸钾的生成率随温度、硝酸铁的质量浓度的变化关系（2分）
（3）Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O （3分）
试题分析：（1）根据化合价代数和为零计算得出；（2）①硝酸被还原为NO、NO2等有毒气体污染空气故应在通风橱中进行实验；②硝酸过量，铁元素应生成Fe3+，铜为Cu2+；③操作Ⅱ使Fe3+沉淀，而Cu2+不沉淀留在溶液中，若使B溶液中铜离子沉淀完全，则有，Ksp[Cu(OH)2] = c2(OH-)×c(Cu2+)=1.6×10-20 c2(OH-)=1.6×10-20÷10-5
c(OH-)=4×10-8 mol·L－1
c(H+)=.5×10－7 mol·L－1
当氢离子浓度大于等于.5×10－7 mol·L－1时可以认为氢氧化铜沉淀完全；
④实验需要的是产物的生成率（纵坐标），另外还有两个变量分别是温度和反应物的浓度，显然是探究高铁酸钾的生成率随温度、硝酸铁的质量浓度的变化关系；
（3）活泼金属铁为阳极，铁失去电子生成FeO42-，介质为碱性，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O。
（12分）
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程如下图：
已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑
②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
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
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
7.6
3.4
完全沉淀
4.1
9.7
9.2
5.2
请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为 。
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是 ；
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是 、 和过滤。
（4）制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是 。
（5）为测定产品中CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是 （任写1点）。
正确答案
（12分）
（1）减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐（2分,每点1分）
（2）5.2～7.6 （2分）
（3）蒸发浓缩、冷却结晶（2分,各1分）
（4
（5）样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水（2分，任写一个）
略
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