- 影响沉淀溶解平衡的因素
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已知氨水与醋酸的电离程度在同温同浓度下相等,溶有一定量氨的氯化铵溶液呈碱性。现向少量的Mg(OH)2悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液,固体完全溶解。
甲同学的解释是:
Mg(OH)2(s)
N+H2O
H++OH-
由于N水解显酸性,H+与OH-反应生成水,导致反应①平衡右移,沉淀溶解;
乙同学的解释是:
Mg(OH)2(s)
N+OH-
由于NH4Cl电离出的N与Mg(OH)2电离出的OH-结合,生成了弱电解质NH3·H2O,导致反应①的平衡右移,Mg(OH)2沉淀溶解。
(1)丙同学不能肯定哪位同学的解释合理,于是选用下列的一种试剂,来证明甲、乙两位同学解释只有一种正确,他选用的试剂是 (填写编号)。
(2)请你说明丙同学作出该选择的理由是 。
(3)丙同学将所选试剂滴入Mg(OH)2悬浊液中,Mg(OH)2溶解;由此推知,甲和乙哪位同学的解释更合理 (填“甲”或“乙”);写出NH4Cl饱和溶液使Mg(OH)2悬浊液溶解的离子方程式 。
正确答案
(1)B
(2)CH3COONH4溶液呈中性,滴入Mg(OH)2悬浊液中,若Mg(OH)2悬浊液溶解,则说明乙同学解释正确,若Mg(OH)2不溶解,则甲同学解释正确
(3)乙 Mg(OH)2+2N
因为NH4Cl溶液呈酸性,故有甲、乙两位同学的解释,现在可以选择中性的CH3COONH4溶液,滴入Mg(OH)2悬浊液中,若Mg(OH)2溶解,则说明乙同学解释正确,若Mg(OH)2不溶解,则说明甲同学解释正确。
炼锌厂产生的工业废渣--锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO4•7H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：
已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7
试回答下列问题：
（1）浸出时用到的试剂X为______
（2）写出加入Ca（ClO）2反应的离子方程式______
（3）调节pH过程可以选用______（填“ZnO”或“NaOH”）；本流程的pH调节一般调至5，其目的是______
（4）写出过滤后加入过量的锌粉反应的离子方程式______
（5）在蒸发浓缩操作时，要采取实验措施______．
正确答案
（1）由于是制取硫酸锌晶体的，所以应该用稀硫酸，故答案为：H2SO4溶液；
（2）Ca（ClO）2氧化亚铁离子，由于双氧水的还原产物是水，所以方程式为2H++ClO-+2Fe2+=Cl-+2Fe3++H2O，
故答案为：2H++ClO-+2Fe2+=Cl-+2Fe3++H2O；
（3）不能引入新的杂质，所以选择氧化锌，如加入NaOH，若过量，会导致Zn2+沉淀析出，
故答案为：ZnO；除去Fe3+和Al3+，防止Zn2+沉淀析出；
（4）锌的金属活动性比镉强，，所以要置换出镉，又不能引入杂质，选择锌，反应的离子方程式为Zn+Cd2+=Zn2++Cd，
故答案为：Zn+Cd2+=Zn2++Cd；
（5）要从溶液中得到硫酸锌晶体，应该是通过加热浓缩、蒸发结晶，然后过滤，洗涤即可，为防止硫酸锌水解而生成杂质，应保持一定的酸度，故答案为：保持一定的酸度．
Ⅰ、（1）pC类似pH，是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值．如某溶液溶质的浓度为1×10-3mol/L，则溶液中该溶质的pC=-lg10-3=3．已知M2CO3为难溶物，则其KSP的表达式为_______；现欲将某溶液中的M+以碳酸盐（KSP=1×10-12）的形式沉淀完全，则最后溶液中的CO32-的pC最大值为______（溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时，沉定完全）．
Ⅱ、某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）
（2）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的K+离子移向______烧杯（填“A”或“B”），装置中电子的移动路径和方向为_______该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流表是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转．回答下列问题：
（3）对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池，对此问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池．如果这个观点正确，写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式为_______．
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池．如果这个观点正确，那么原电池的电极反应式为：正极：______．
（4）若第（3）问中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电．其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式______．
正确答案
（1）因M2CO3⇌2M++CO32-，则Ksp=c2（M+）•c（CO32-），当M+以碳酸盐的形式沉淀完全，
则c（CO32-）=
故答案为：Ksp=c2（M+）•c（CO32-）；2；
（2）在甲图装置中，当电流计指针发生偏转时，形成原电池，锌为活泼金属，被氧化而失去电子，铜为原电池正极，正极上得电子而被还原，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，
故答案为：B；由负极（Zn）沿导线移向正极（Cu）；
（3）A为原电池，则B为电解池，B装置中，铜片作阴极，铜棒为阳极，
①ZnSO4溶液水解显酸性，烧杯B中铜片是阴极，铜片上铜离子得电子生成铜单质，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，
故答案为：Cu2++2e-=Cu；
②ZnSO4溶液酸性很弱，由于溶解了空气中的氧气而产生电流，则正极发生还原反应，氧气在正极上得电子而被还原，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，Al为负极，氧化反应，电极反应为Al-3e-+3OH-=Al（OH）3，正极反应为 O2+4e-+2H2O=4OH-，该电池工作时总反应的化学方程式为4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3，
故答案为：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3．
工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题：
（1）酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为
（2）净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe3＋转为Fe(OH)3沉淀。
①写出酸性条件下H2O2与Fe2＋反应的离子方程式
②250C时，pH=3的溶液中，c (Fe3＋)＝ mol/L（已知25℃，
③净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是 。
（3）若没有净化II操作，则对锌的制备带来的影响是 。
（4）本流程中可以循环利用的物质除锌外还有 。
正确答案
（1）ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；（2）①H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；②4.0×10-5mol/L；③Fe（OH）3胶体具有吸附性；（3）电解制取的锌中会含有铜等杂质；
（4）H2SO4、ZnSO4。
试题分析：（1）根据题给信息知，酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁和水，化学方程式为：ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；（2）①亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；②氢氧化铁的溶度积
Ksp[Fe（ OH）3]=4.0×10-38，pH=3的溶液中，氢氧根离子的浓度为1×10-11mol/L，c（Fe3+）=4.0×10-38/(1×10-11)3=4.0×10-5mol/L；③由于生成的Fe（OH）3胶体具有吸附性，所以净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质；（3）由于锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反应后溶液中存在铜离子等杂质，没有净化Ⅱ操作，电解制取的锌中会含有铜等杂质；（4）通过制取金属锌的流程图示可以知道，可以循环利用的物质除锌外，含有H2SO4、ZnSO4。
碳酸锰，俗称“锰白”，是生产电讯器材软磁铁氧体的原料，也是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料，工业上有广泛的用途．工业上以软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）为主要原料制备碳酸锰（MnCO3难溶，分解温度较高）的一种工艺流程如图：
已知：几种金属离子沉淀的pH如表
回答下列问题：（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有（ ）
A．适当升高温度 B．搅拌 C．研磨矿石 D．加入足量的蒸馏水
（2）溶浸过程中发生的主要反应如下，请完成并配平该反应的离子方程式．2FeS2+15MnO2+____________=______Fe3++____________+____________+______SO42-
（3）除铁工序中，先加入适量的软锰矿，其作用是，再加入石灰调节溶液的pH的范围为______．
（4）净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质．若测得滤液中c（F-）=0.01 mol•Lˉ1 ，滤液中残留c（Ca2+）=______mol•L-1．[已知：Ksp（CaF2）=1.46×10ˉ10]
（5）沉锰工序中，298K、c（Mn2+）为1.05 mol•Lˉ1时，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如图．对比不同反应条件下的曲线，仅据图中信息，你能获得的结论是______
（6）副产品的主要成分______．
正确答案
（1）升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解，所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：适当升高温度，搅拌，研磨矿石，故答案为：ABC；
（2）FeS2与MnO2反应后生成Fe3+、Mn2+和SO42-，1molFeS2失去15mol电子，1molMnO2得到2mol电子，根据得失电子守恒，FeS2的计量数为2，MnO2的计量数为15，则生成的Fe3+计量数为2，SO42-的计量数为4，Mn2+的计量数为15，根据电荷守恒可知反应物中有H+，根据原子守恒可知生成物有H2O；所以离子方程式配平为：
2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42，
故答案为：2；15；28；H+；2；14；H2O、15；Mn2+；4；
（3）由表中数据可知三价铁离子完全的沉淀的PH为3.7，铜离子开始沉淀的范围为5.2，所以加入石灰调节溶液的pH的范围为3.7～5.2，
故答案为：3.7～5.2；
（4）已知KKsp（CaF2））=1.46×10-10，c（F-）=0.01 mol•L-1 ，则c（Ca2+）=c
故答案为：1.46×10-6；
（5）根据MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如图可知：pH等于7.0时反应到达平衡所用时间最短，即反应速率最快，且MnCO3产率最高，
故答案为：pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3产率最高；
（6）溶浸过程中发生的反应生成硫酸根离子，后来又加入了硫化铵、碳酸氢铵，所以产品中含有（NH4）2SO4，故答案为：（NH4）2SO4．
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