- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表,请回答下列问题:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有______(要求写出两条).
(2)滤渣I的主要成分有______.
(3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有______.
(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:
MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO3)2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:
①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2.简述可制备Mg(ClO3)2的原因:______.
②按①中条件进行制备实验.在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因是:______.除去产品中该杂质的方法是:______.
正确答案
(1)浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应,从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看,可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度,或通过搅拌使反应物充分接触反应,或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率,
故答案为:适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案);
(2)因MgCO3、CaMg(CO3)2、Al2O3、Fe2O3能与硫酸反应,生成了MgSO4、CaSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3,其中CaSO4微溶,形成滤渣;滤液中含有MgSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH,在调节pH至5.5时,Fe3+和Al3+已经完全沉淀,滤渣I的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(3)上述过滤后滤液中阴离子主要是SO42-,加入NaOH后在调节pH至12.5时Mg2+完全沉淀,溶质主要成分是Na2SO4,故答案为:Na2SO4;
(4)①反应MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO3)2+2NaCl类似于侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理,因为NaCl溶解度小而从溶液中析出,使反应向生成Mg(ClO3)2的方向进行,
故答案为:在某一温度时,NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO3)2的溶解度随温度变化的最大;NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别;
②同样是依据①的原理,在降温的过程中,Mg(ClO3)2的溶解度不断减小,从溶液中析出,在生成Mg(ClO3)2的过程中NaCl也不断生成,但因溶解度没有增加,所以也伴随Mg(ClO3)2析出;相同温度时氯化钠的溶解度最小,因此在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中一定会析出氯化钠.由于氯酸镁和氯化钠均溶于水,溶于水的可溶性物质一般用结晶和重结晶的方法分离.故答案为:降温前,溶液中NaCl已达饱和;降低过程中,NaCl溶解度会降低,会少量析出;重结晶.
工业上制氯化铜无水物时,是将浓盐酸用蒸气加热至80℃左右,慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁和SiO2),充分搅拌后使之溶解,制取流程如下:
已知:pH≥9.6时,Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;常温时Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38.试回答:
(1)根据常温时Fe(OH)3的Ksp计算,当溶液中的Fe3+完全沉淀(此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L),溶液的pH=______.
(2)溶液D制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干,原因是______.
(3)粗CuO溶于过量盐酸后,得到的溶液B中加入试剂x将Fe2+氧化为Fe3+,试剂x可以是______(填以下选项序号).
A.KMnO4溶液 B.氯水 C.NaClO溶液 D.O3
若用H2O2溶液,则反应的离子方程式为______.
(4)溶液C加入试剂y,要调整溶液的pH至3-4,试剂y不能是______(填以下选项序号),原因是______.
A.NaOH溶液 B.Cu(OH)2固体 C.Cu2(OH)2CO3固体 D.CuO固体
(5)将ag粗CuO经过以上一系列操作之后,最终得到bg无水CuCl2(不考虑实验过程中操作引起的损耗),下列说法正确的是______.(NA表示阿伏伽德罗常数)
A.粗CuO中Cu2+数目小于 B.粗CuO中CuO物质的量小于
mol
C.粗CuO中所含的铜元素的质量分数为 x100%
D.粗CuO中关于CuO的量无法确定.
正确答案
(1)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38 当溶液中的Fe3+完全沉淀,此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L,c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38;c3(OH-)=10-33,c(OH-)=10-11mol/L,c(H+)=10-3mol/L,PH=3;
故答案为:3;
(2)溶液D是氯化铜溶液,制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干是防止氯化铜水解,HCl抑制CuCl2水解;
故答案为:HCl抑制CuCl2水解;
(3)粗CuO溶于过量盐酸后,得到的溶液B中含有氯化铜和氯化亚铁,加入试剂x将Fe2+氧化为Fe3+,试剂x可以氧化亚铁离子,但不能引入新的杂质;
A.KMnO4溶液 可以氧化亚铁离子但引入钾离子、锰离子,故A不符合;
B.氯水氧化亚铁离子为氯化铁,故B符合;
C.NaClO溶液氧化亚铁离子,引入钠离子,故C不符合;
D.O3氧化亚铁离子,不引入新的杂质,故D符合;
过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
故答案为:BD; 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(4)加入试剂和酸反应调节溶液PH使铁离子全部沉淀,加入的试剂不能引入新的杂质;溶液C加入试剂y,要调整溶液的pH至3-4,试剂y不能是
A.NaOH溶液引入钠离子,故A符合;
B.Cu(OH)2固体可以调节溶液PH,不一如杂质,故B不符合;
C.Cu2(OH)2CO3固体可以调节溶液PH,不一如杂质,故C不符合;
D.CuO固体可以调节溶液PH,不一如杂质,故D不符合;
故答案为:A,将引入新杂质NaCl;
(5)将ag粗CuO经过以上一系列操作之后,最终得到bg无水CuCl2(不考虑实验过程中操作引起的损耗),
A.粗CuO中含有其他物质,所以Cu2+数目小于 故A正确;
B.粗CuO中含有其他物质,CuO物质的量小于 mol,故B正确;
C.粗CuO中含有其他物质,所含的铜元素的质量分数小于 x100%,故C错误;
D.粗CuO中杂质不能确定其治疗,关于CuO的量无法确定,故D正确;
故答案为:ABD.
某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示:
(1)a点表示Ag2SO4______ (填“饱和”或“不饱和”) 溶液;
(2)b点对应的Ksp______d点对应的Ksp(填“<”、“>”或“=”);
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入:
a.40mL0.01mol•L-1 K2SO4溶液,b.10mL蒸馏水;
c.10mL0.02mol•L-1H2SO4溶液;
则Ag2SO4的溶解度由大到小的排列顺序为______(填字母)
(4)下列有关Ag2SO4说法正确的是______
A.含有大量SO42-的溶液中肯定不存在Ag+
B.Ag2SO4的溶度积常数(Ksp)为1.6×10-5 (mol•L-1)3
C.0.02mol•L-1的AgNO3溶液与0.2mol•L-1的Na2SO4溶液等体积 混合不会生成沉淀
(5)往Ag2SO4溶液中加入足量的Na2CrO4固体,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),写出沉淀转化的离子方程式______.
正确答案
(1)依据图象分析一定温度下的溶度积Ksp=c2(Ag+)×c(SO42-)=(2×10-2)2×4×10-2=1.6×10-5(mol•L-1)3;图象中a点处的离子浓度为:c(SO42-)=1×10-2mol/L,c(Ag+)=2×10-2mol/L,c2(Ag+)×c(SO42-)=4×10-6<ksp,不是饱和溶液;故答案为:不饱和;
(2)b、d两点处于曲线上的点为饱和状态,溶液中存在溶解沉淀平衡,溶度积常数随温度变化,不随浓度变化;Ksp不变,故答案为:=;
(3)一定温度下的溶度积Ksp=c2(Ag+)×c(SO42-)=(2×10-2)2×4×10-2=1.6×10-5(mol•L-1)3;将足量的Ag2SO4分别放入:a.40mL0.01mol•L-1 K2SO4溶液,0.01mol/L的硫酸根抑制硫酸银的溶解沉淀平衡;b.10mL蒸馏水中形成饱和溶液;c.10mL0.02mol•L-1H2SO4溶液中,0.02mol/L的硫酸根离子抑制沉淀溶解平衡;则Ag2SO4的溶解度由大到小的排列顺序为:b>a>c;故答案为:b>a>c;
(4)A、硫酸银溶液中存在沉淀溶解平衡,银离子存在,故A错误;
B、依据图象分析一定温度下的溶度积Ksp=c2(Ag+)×c(SO42-)=(2×10-2)2×4×10-2=1.6×10-5(mol•L-1)3;故B正确;
C、0.02mol•L-1的AgNO3溶液与0.2mol•L-1的Na2SO4溶液等体积混合,溶液中C(Ag+)=0.01mol/L;C(SO42-)=0.1mol/L;c2(Ag+)×c(SO42-)=10-5<ksp,不是饱和溶液,无沉淀生成,故C正确;
故答案为:BC;
(5)往Ag2SO4溶液中加入足量的Na2CrO4固体,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),说明Ag2CrO4溶解性小于Ag2SO4发生了沉淀转化,反应的离子方程式为:Ag2SO4+CrO42-⇌Ag2CrO4+SO42-;故答案为:Ag2SO4+CrO42-⇌Ag2CrO4+SO42-.
七水硫酸镁(MgSO4•7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用.可利用化工厂生产硼砂的废渣M(主要成分是MgCO3,还含有MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3等杂质)来制取七水硫酸镁.已知:
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH
表2 盐的溶解度(单位为 g/100g水)
由废渣M制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)过滤I的滤液中加入NaClO溶液的目的是______,写出反应的离子方程式______,需要加热煮沸的目的是______.
(2)操作Ⅱ所用的玻璃仪器是______.
(3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+,其实验方法是______.(用离子方程式表示).
(4)沉淀C的化学式是______,过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是______.
正确答案
(1)根据表中数据可知Fe3+易水解生成Fe(OH)3沉淀,NaClO具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,易于除杂,
反应的方程式为6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl-或2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,
盐的水解为吸热过程,加热有利于促进Al3+、Fe3+的水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀,
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl-或2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O;促进Al3+、Fe3+的水解;
(2)过滤用到的仪器或用品有铁架台(带铁圈)、烧杯、玻璃棒、漏斗以及滤纸,其中玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(3)实验室检验Fe3+离子的方法是在溶液中加入KSCN,溶液变红色,反应的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,
故答案为:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;
(4)趁热过滤时,硫酸钙的溶解度较小,而硫酸镁的溶解度较大,易于分离混合物,
此时过滤得到的沉淀为CaSO4•2H2O或CaSO4,如不趁热过滤,冷却后硫酸镁的溶解度减小,会生成硫酸镁晶体,
故答案为:CaSO4•2H2O或CaSO4;防止MgSO4在温度降低时结晶析出.
以钡矿粉(主要成份为BaCO3,含有Ca2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+等)制备BaCl2•2H2O的流程如下:
(1)氧化过程主要反应的离子方程式为______.
(2)沉淀C的主要成分是Ca(OH)2和______.由图可知,为了更好的使Ca2+沉淀,还应采取的措施为______.
(3)用BaSO4重量法测定产品纯度的步骤为:
步骤1:准确称取0.4~0.6g BaCl2•2H2O试样,加入100ml 水,3ml 2mol•L-1 的HCl溶液加热溶解.
步骤2:边搅拌,边逐滴加入0.1mol•L-1 H2SO4溶液.
步骤3:待BaSO4沉降后,______,确认已完全沉淀.
步骤4:过滤,用0.01mol•L-1的稀H2SO4洗涤沉淀3~4次,直至洗涤液中不含Cl-为止.
步骤5:将折叠的沉淀滤纸包置于______中,经烘干、炭化、灰化后在800℃灼烧至恒重.称量计算BaCl2•2H2O中Ba2+的含量.
①步骤3所缺的操作为______.
②若步骤1称量的样品过少,则在步骤4洗涤时可能造成的影响为______.
③步骤5所用瓷质仪器名称为______.滤纸灰化时空气要充足,否则BaSO4易被残留的炭还原生成BaS,该反应的化学方程式为______.
④有同学认为用K2CrO4代替H2SO4作沉淀剂效果更好,请说明原因______.
[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10].
正确答案
(1)酸浸后加入氧化剂过氧化氢是隐含亚铁离子为铁离子,调节溶液PH使铁离子完全沉淀;反应的离子方程式为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
故答案为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
(2)流程中加入氨水调节溶液PH沉淀铁离子后,加入氢氧化钠溶液沉淀镁离子和钙离子;氢氧化钙溶解度随温度升高减小,为了更好的使Ca2+沉淀,还应采取的措施为提高温度;
故答案为:Mg(OH)2;提高温度;
(3)①待BaSO4沉降后,取上层清液加入硫酸溶液若产生沉淀证明为沉淀完全,若无沉淀证明沉淀完全,所以向上层清液中加入1~2滴0.1mol/LH2SO4溶液来确认钡离子已完全沉淀;
故答案为:向上层清液中加入1~2滴0.1mol/LH2SO4溶液;
②若步骤1称量的样品过少,则在步骤4洗涤时可能造成的影响为沉淀量就少,洗涤造成的损失就大;
故答案为:称取试样过少,沉淀量就少,洗涤造成的损失就大;
③将折叠的沉淀滤纸包置于坩埚中经烘干、炭化、灰化后在800℃灼烧至恒重.称量计算BaCl2•2H2O中Ba2+的含量;滤纸灰化时空气要充足,否则BaSO4易被残留的炭还原生成BaS,反应的化学方程式为:BaSO4+4C=4CO+BaS或BaSO4+2C=2CO2+BaS;
故答案为:坩埚;BaSO4+4C=4CO+BaS或BaSO4+2C=2CO2+BaS;
④用K2CrO4代替H2SO4作沉淀剂效果更好,测定误差小;
故答案为:BaCrO4的摩尔质量大于BaSO4 ;
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