- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下溶解平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O。为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有________和CaSO4以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:
。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。由图可得,随着温度升高,
① ,
② ,
③溶浸出的K+的平衡浓度增大。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+CO32-CaCO3(s)+SO42-。已知298 K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,计算此温度下该反应的平衡常数,K= 。
正确答案
(1)Mg(OH)2(1分) (2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2+浓度减小,平衡正向移动,K+增多(2分) (3)K2CO3(1分) H2SO4(1分)
(4)①溶浸平衡向右移动(1分) ②K+的溶浸速率增大(1分) (5) K=1.75×104。(2分)
试题分析:(1)“呆矿”在水中存在沉淀溶解平衡K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O,为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀,同时钙离子增多,析出硫酸钙沉淀,所以滤渣中主要成分为Mg(OH)2和CaSO4以及未溶杂卤石。
(2)Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液,加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀,促进平衡右移,增多K+。
(3))“除杂”环节主要是除去钙离子,依据除杂原则不能引入新的杂质,根据制取的目的是制备硫酸钾,所以加入的试剂易于除去,不引入新的杂质,因此加入过量K2CO3除钙离子,过滤后加入硫酸至中性,除去碳酸钾即可。
(4)分析不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系,温度越高K+的浸出浓度越大,溶浸时间越短,反应速率越大,达到平衡越快,故图象中分析得到的结论为:①溶浸平衡向右移动;②K+的溶浸速率增大。
(5)溶浸过程中会发生反应CaSO4(s)+CO32-CaCO3(s)+SO42-,CaCO3(s)
Ca2++CO32-;CaSO4(s)
Ca2++SO42-;依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式,转化关系中钙离子相同计算,反应的平衡常数K=
=
=
=
=1.75×104
过硼酸钠是一种优良的漂白剂,被广泛应用于洗衣粉、漂白粉、洗涤剂中.以硼砂(主要成为Na2B4O7)为原料生产过硼酸钠晶体的主要流程如下:
(1)由Na2B4O7和NaOH反应制NaBO2的离子方程式为______;
(2)沉淀A中含有酸不溶物和氢氧化镁杂质,为了分离出氢氧化镁,在沉淀中加过量的酸,过滤得到含Mg2+的滤液,再在滤液加入碱使Mg2+形成氢氧化镁.若加碱前溶液中c(Mg2+)=0.056mol•L-1,那么需调节溶液的pH=______时,才开始出现沉淀.[已知25℃下Mg(OH)2的Ksp=5.6×10-12]
(3)已知纯品过硼酸钠晶体中各元素的物质的量比为:n(Na):n(B):n(H):n(O)=1:1:n:7.将制得的纯品样品在
70℃以上加热将逐步失去结晶水,测得纯品质量随温度的变化如右图所示,则T3时所得晶体的化学式为______.(书写简单计算过程)
(4)若反应温度控制不当,所得的过硼酸钠晶体中将混有NaBO2,则产品中钠的质量分数______(填“升高”、“降低”或“不变”).
正确答案
(1)根据已知可写出反应物和部分生成物:
Na2B4O7+NaOH→NaBO2+?,根据质量守恒可知未知物为H2O,
配平后方程式为:Na2B4O7+2NaOH═4NaBO2+H2O,离子方程式为:
B4O72-+2OH-=4BO2-+H2O.
故答案为:B4O72-+2OH-=4BO2-+H2O.
(2)Mg2+沉淀的PH计算如下:Ksp═c(Mg2+)×c(OH-)2 ,设c(OH-)浓度为x,带入Ksp表达式得:
0.056×x2═5.6×10-12,解得x═1.0×10-5,C(H+)=1×10-14÷1.0×10-5═1×10-9,pH═9.故调节溶液的pH=9时,才开始出现沉淀.
故答案为:9.
(3)计算过程:T3时,nNa=(20.0g×23%)/23g.mol-1=0.2mol
则30.8g样品中,nNa:nB:nH:nO=0.2:0.2:0.2n:1.4
有:0.2×23+0.2×11+0.2n+1.4×16=30.8
解出n=8,则原晶体为:NaBO3•4H2O.
进一步根据T3时所得晶体中钠元素的质量分数,求出结晶水数目:23÷(23+11+48+18n)═0.23,解得n═1.
所以T3时所得晶体的化学式为NaBO3•H2O.
故答案为:NaBO3•H2O
(4)比较化学式NaBO3•H2O、NaBO2 可知,NaBO2 中钠的质量分数大于NaBO3•H2O 中钠的质量分数.所以过硼酸钠晶体中混有NaBO2,则产品中钠的质量分升高.
故答案为:升高.
下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价
试回答下列问题:
(1)七种元素中原子半径最大的元素在周期表中位置是___________。M在Z的最高价氧化物中燃烧的化学方程式为________________。
(2)X可与R按1:1的原子个数比形成化合物甲,甲中存在的化学键有____________;X可与W组成含18电子的化合物乙,则乙的电子式为___________。
(3)M的最高价氧化物的水化物难溶于水,已知298 K时,该物质的Ksp=5.6× 10-12,若此时测得溶液pH=
13. 00,则此温度下残留在溶液中的M离子物质的量浓度为___________mol/L。
(4)化学反应3W2(g)+Y2(g)2YW3(g) △H<0。当反应达到平衡时不断改变条件(不改变Y2、W2和YW3的量),下图表示反应速率与反应过程的关系,其中表示平衡混合物中YW3的含量最高的一段时间是____________。
正确答案
(1)第三周期IA族;2Mg+CO22MgO+C
(2)离子键、共价键;
(3)5. 6×10-10 (4)t0~t1
“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据
该反应为________(填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=___________。
(3)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:__________________________。
(4)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置。工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为_____________________。
(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为
2×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______________。
正确答案
(1)5C + 4 KMnO4+ 6H2SO4 === 5CO2↑+ 4MnSO4 + 2K2SO4+ 6H2O
(2)①放;②0.17
(3)CH3OH(l)+ O2(g) =CO(g) + 2H2O(l) ΔH =-442.8 kJ∕mol
(4)2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O
(5)5.6×10-5mol/L
有甲、乙两同学做了如下实验:甲同学在制得的Mg(OH)2沉淀中加入浓的NH4Cl溶液,结果沉淀溶解;乙学生在制得的Mg(OH)2沉淀中加入浓的CH3COONH4溶液,结果沉淀也完全溶解。对此甲、乙两同学用学过的有关知识各自解释了上述实验事实:甲同学的解释为:因为NH4Cl溶液中,NH4++H2ONH3·H2O+H+,且Mg(OH)2(s)
Mg2++2OH-;又H++OH-=H2O,所以Mg(OH)2溶解平衡向右移动,促进
Mg(OH)2的溶解。乙同学的解释为:因为NH4Cl=NH4++Cl-,CH3COONH4=CH3COO-+NH4+,且
Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-;NH4++OH-=NH3·H2O,所以所以Mg(OH)2溶解平衡向右移动,促进
Mg(OH)2的溶解。你认为哪一位同学的解释是正确的?______________________________________________________________________________
正确答案
乙同学的解释是正确的。甲同学认为由NH4+的水解所提供的H+中和了由Mg(OH)2电离出来的OH-,而忽视了NH4Cl电离的NH4+也能结合OH-,且电离的NH4+浓度又远远大于由NH4+水解出来的H+浓度。由于
CH3COONH4溶液呈中性,不可能是溶液的水解产生的酸碱性影响Mg(OH)2沉淀的溶液。
扫码查看完整答案与解析