- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺线路如下：
Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：
Ⅱ、25℃时有关物质的溶度积如下：
回答下列问题：
（1）加入NaOH溶液时发生的离子方程式为______．25℃时，向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg2+）：c（Fe3+）=______．
（2）“趁热过滤”时的温度应控制在______．
（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用．请你分析实际工业生产中是否可行______，并说明理由______．
（4）已知：Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）△H=+532.36kJ•mol-1Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3•H2O（s）+9H2O（g）△H=+473.63kJ•mol-1写出Na2CO3•H2O脱水反应的热化学方程式______．
正确答案
（1）碳酸钠中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3沉淀，滤渣的主要成分为Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3，发生的发应有：Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，MgCO3+2OH-=Mg （OH） 2↓+CO32-；根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶解平衡以及溶度积表达式，则当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg2+）=
所以 c（Mg2+）：c（Fe3+）=5.61：2：.64×10-21=2.215×1021，
故答案为：Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，MgCO3+2OH-=Mg（OH ）2↓+CO32-； 2.215×1021；
（2）“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3•H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体，所以温度高于36℃，故答案为：高于36℃；
（3）若“母液”循环使用，则溶液c（Cl-）和c（SO42-）增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质，这样不符合该提纯工艺，故答案为：不可行；若“母液”循环使用，则溶液c（Cl-）和c（SO42-）增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质；
（4）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律，可将两式相减得到Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g），
即Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案为：Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol．
“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：
___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4→____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2O
（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）
①实验1条件下平衡常数K=________（取小数二位，下同）。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入10molCO，5molH2O，2molCO2，5molH2，则此时
V正______V逆（填“<、>、=”）。
（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）最近有科学家提出构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。该构想技术流程如下：
向分解池中通入高温水蒸气的作用是_______________________________
（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2×10-4mo1/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________________ 。
正确答案
（1）5、4、6、5、4、2、6
（2）①2.67；②<1 ； ③<
（3）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol
（4）提供高温环境使KHCO3分解
（5）5．6×10-5 mo1/L
研究化学反应对人类社会的发展进步有重要意义．
（1）已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应生成氨气，试写出此反应的热化学方程式______．
（2）现有反应：Cu+H2SO4═CuSO4+H2，欲通过如图1所示装置实现上述反应，请选择合适的装置在括
号内标出电极材料（填“Cu”或“C”），并且写出C电极上的电极反应式______．
（3）长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率．水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去．则CaSO4 转化为CaCO3的离子方程式为______．
（4）科学研究发现纳米级Cu2O的可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H2O（g）
则：
①该条件下上述反应的化学平衡常数K=______；
②若达到平衡后在t1时刻保持温度不变，将容器的体积缩小，请在图2中画出正、逆反应速率随时间变化的关系图．
正确答案
解（1）已知：①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H1=-92.4kJ/mol
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-523.6kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
则反应2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）等于①×2-3×②-6×③，所以△H=2△H1-3△H2-6△H3=-1650 kJ/mol，
故答案为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=-1650 kJ/mol；
（2）Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即：
，
C电极为阴极，反应为：2H++2e-→H2↑，故答案为：
；2H++2e-→H2↑；
（3）沉淀向着更难溶的方向转化，CaSO4和碳酸钠反应转化为CaCO3的离子方程式为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq），
故答案为：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3（s）+SO42-（aq）；
（4）①根据表中数据，可以看出反应在60min时达到平衡，则
2H2O（g）
初始浓度：0.05 0 0
变化浓度：0.002 0.002 0.001
平衡浓度：0.048 0.002 0.001
则平衡常数K=
则压强增大，正逆反应速率均增大，平衡向着气体体积减小的方向进行，即向左进行，所以逆反应速率还是大于正反应速率，即
，
故答案为：1.7×10-6mol/L；
．
水是宝贵资源，研究生活和工业用水的处理有重要意义．
请回答下列问题：
（1）已知水的电离平衡曲线如图1所示．A、B、C三点水的电离平衡常数KA、KB、KC关系为______，若从B点到D点，可采用的措施是______（填序号）．
a．加入少量盐酸
b．加入少量碳酸钠
c．加入少量氢氧化钠
d．降低温度
（2）饮用水中的NO3-主要来自于NH4+．已知在微生物的作用下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-．两步反应的能量变化如图2，1molNH4+全部被氧化成NO3-的热化学方程式为______．
（3）某工厂用电解法除去废水中含有的Cr2O72-，总反应方程式为：Cr2O72-+6Fe+17H2O+2H+ 2Cr（OH）3↓+6Fe（OH）3↓+6H2↑，该电解反应的负极材料反应的电极式为______，若有9mol电子发生转移，则生成的cr（OH）3物质的量为______．
（4）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的主要因素，农药厂排放的废水中．常含有较多的NH4+和PO43-，其中一种方法是：在废水中加入镁矿工业废水，可以生成高品位的磷矿石--鸟粪石，反应的离子方程式为Mg2++NH4++PO43-→MgNH4PO4↓．该方法中需要控制污水的pH为7.5-10，若pH高于l0.7，鸟粪石产量会降低，其原因可能是______．
正确答案
（1）A点的C（OH-）和C点C（OH-）相等，但A点c（H+）大于C点c（H+），所以KA＞KC，C点的c（H+）和c（OH-）都大于B点c（H+）和c（OH-），所以KC＞KB，即KA＞KC＞KB；
从B点到D点c（OH-）变大，但cc（H+）变小，温度不变，Kw不变，溶液碱性增强，故答案为：KA＞KC＞KB；bc；
（2）第一步的热化学方程式为：NH4+（aq）+1.5O2（g）═NO2-（aq）+2H+（aq）+H2O（l）△H=-273KJ/mol，
第二步的热化学方程式为：NO2-（aq）+0.5O2（g）═NO3-（aq）△H=-73KJ/mol，
根据盖斯定律则NH4+（ap）+2O2（g）═2H+（ ap）+H2O（l）+NO3-（aq）△H=-346 kJ/mol，
故答案为：NH4+（ap）+2O2（g）═2H+（ ap）+H2O（l）+NO3-（aq）△H=-346 kJ/mol；
（3）负极材料反应的电极式为：Fe-2e-═Fe2+，因电子和cr（OH）3的关系式：cr（OH）3～9e-，所以9mol电子发生转移，生成的cr（OH）3物质的量为1mol，
故答案为：Fe-2e-═Fe2+；1mol；
（4）因Mg2+能与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，降低了鸟粪石的产量，故答案为：生成难溶的氢氧化镁，降低了鸟粪石的产量．
无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业制备无水AlCl3的流程如下：
（1）已知：C（s）+
请写出C还原Fe2O3生成CO的热化学方程式______．
（2）反应2CO+O2
2CO2的平衡常数为K1；反应4Fe+3O2
2Fe2O3的平衡常数K2，则反应3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2的平衡常数K与K1、K2的关系式______．
（3）高温下，氧化铁能跟碳发生下列反应：
①Fe2O3+3C
（4）氯化炉中生成的气体，通常用碱性的亚硫酸钠溶液来吸收，请用离子方程式分析亚硫酸钠溶液呈碱性的原因______．
（5）氯化炉中发生：3Cl2（g）+3C（s）+Al2O3（s）
2AlCl3（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金属铝的氯化效果，不可采取的措施是______（填序号）：
①增加C的量 ②多通入Cl2③升高温度 ④移走部分AlCl3（g） ⑤使用合适的催化剂工业上还常采用向氯化炉中通入O2的方法，其目的是______．
（6）沉淀分析法一般规定：溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10-5mol/L时，可认为已沉淀完全．现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3+完全沉淀时，测定c（Al3+）=0.2mol/L．此时所得沉淀中______（填“是”或“否”）含有Al（OH）3．（已知：Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Al（OH）3]=1.1×10-33）．
正确答案
（1）C还原Fe2O3生成CO的热化学方程式：3C（s）+Fe2O3（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由盖斯定律，将第一个将第一个热化学方程式乘以3，减去第二个热化学方程式，即得该热化学方程式，
反应热△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C还原Fe2O3生成CO的热化学方程式为：3C（s）+Fe2O3（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）反应2CO+O2
2CO2的平衡常数为K1=
反应4Fe+3O2
2Fe2O3的平衡常数K2=
反应3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2的平衡常数K=
（3）假设产生的气体全为CO，由化学方程式Fe2O3+3C
假设产生的气体全为CO2，由方程式①+②，可得方程式：2Fe2O3+3C
所以若反应产生的气体是CO2和CO，1.5＜
（4）亚硫酸钠为弱酸强碱盐，在溶液中发生水解，离子方程式为SO32-+H2O
HSO3-+OH-，水的电离平衡向右移动，直至建立新的平衡，溶液中c（OH-）＞c（H+），溶液呈碱性；
（5）氯化炉中发生：3Cl2（g）+3C（s）+Al2O3（s）
2AlCl3（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金属铝的氯化效果，需要是平衡向正反应方向移动，
①增加固体和纯液体的量不能改变其浓度也不能改变速率，平衡不移动，故①错误；
②多通入氯气，使反应物的浓度增加，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，故②正确；
③正反应为吸热反应，升高温度，是平衡向正反应方向移动，故③正确；
④移走部分氯化铝，是逆反应速率降低，平衡向正反应方向移动，故④正确；
⑤加入催化剂对正反应速率和逆反应速率的影响是等同的，平衡不移动，故⑤错误；
故选①⑤；
向氯化炉中通入O2可以与碳或生成的一氧化碳反应，提供反应所需的热量；
（6）当Fe3+完全沉淀时，c（Fe3+）=1.0×10-5，c（OH-）=
此时Al3+和OH-的浓度商c（Al3+）×c3（OH-）=0.2mol/L×（
所以没有Al（OH）3沉淀；
（1）3C（s）+Fe2O3（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol，
（2）
（3）1.5＜
（4）SO32-+H2O
HSO3-+OH-；
（5）①⑤；与C或CO反应，提供反应所需的热量；
（6）否．
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