- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
采用硫酸同槽浸出软锰矿（主要成分MnO2）和黄铜矿（主要成分CuFeS2）的新工艺方法提取锰、铜、铁元素获得成功，符合绿色化学思想，生产流程示意如下：已知：
步骤①：5MnO2+2CuFeS2+10H2SO4=5MnSO4+Fe2（SO4）3+2CuSO4+4S+10H2O
（1）请写出MnO2一种用途：______．
根据下表数据，回答相关问题．
（2）E：______，F：______，D中主要溶质______（填化学式）．
（3）若c（MnSO4）=3×10-6 mol•L-1，c（CO32-）=3.3×10-5 mol•L-1，则MnSO4溶液与碳酸盐溶液按体积比2：1混合，恰好达到溶解平衡，MnCO3的Ksp=______．
（4）请写出步骤④发生的离子反应方程式：______．
（5）步骤⑤，在不同温度下分解可得到锰的不同氧化物．根据如图数据计算：530℃至1000℃时，可得一种固体纯净物．其化学式为：______．
（6）称取0.435g软锰矿于烧杯中，再分别往烧杯中加入过量的20.00mL 0.1000mol•L-1 Na2C2O4溶液和过量的硫酸，充分搅拌溶解，过滤，将滤液转移至锥形瓶中，用0.1000mol•L-1的KMnO4溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO4的溶液．反应式如下：MnO2+Na2C2O4+2H2SO4=MnSO4+Na2SO4+2CO2↑+2H2O
①写出酸性KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4溶液的离子反应方程式：______．
②计算软锰矿中MnO2的百分含量______．
正确答案
（1）在所学知识中，二氧化锰的作用有：在双氧水的分解反应中做催化剂，在实验室可以用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，故答案为：催化剂、制备氯气；
（2）根据表中数据，氢氧化铁在pH=6.4开始沉淀，当pH=9.0时沉淀完全，氢氧化铜在pH=4.2开始沉淀，当pH=6.7时沉淀完全，所以步骤②先获得的是氢氧化铁，然后获得的是氢氧化铜，最后溶液是硫酸铵，
故答案为：Fe（OH）3、Cu（OH）2、（NH4）2SO4；
（3）MnCO3的Ksp=[Mn2+]•[CO32-]=
（4）向含有锰离的盐中通入二氧化碳和氨气，可以获得碳酸锰沉淀，原理为：Mn2++2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+2NH4+，
故答案为：Mn2++2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+2NH4+；
（5）530℃是获得的是8.7g的二氧化锰，物质的量是0.1mol，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物，相对分子质量=
（6）①高锰酸钾具有强氧化性，可以将草酸根氧化，实质是：C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，
故答案为：C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
②0.1000mol•L-1的KMnO4溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO4的溶液，则草酸钠的剩余量=0.1000mol•L-1×0.004L×
0.001mol Na2C2O4溶液消耗掉的二氧化锰的物质的量为0.001mol，所以软锰矿中MnO2的百分含量=
(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。
Ⅰ．每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图1所示。
(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式 。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在 的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为 (保留两位有效数字，NA取6.02×1023)。
Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大，废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。
(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
（2）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为 。
②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4，溶液的pH至少为 ，才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L－1的废水，需用绿矾的质量为 kg。（写出主要计算过程）
正确答案
（14分）Ⅰ．（1）O2＋4e－＋4H＋＝2H2O （2分） （2）阴极（1分）；5.8×1023（2分）
Ⅱ．（1）FeS(s)＋Cu2+(aq)＝CuS(s) ＋Fe2+(aq) （2分）
（2）①Cr2O72－＋6 Fe2+＋14H＋＝2Cr3＋＋6 Fe3+＋7 H2O （2分） ②5（2分） ③125.1Kg （2分）
试题分析：Ⅰ．（1）氧气在反应中得到电子，所以在正极通入。又因为存在质子交换膜，所以通入氧气的电极反应式是O2＋4e－＋4H＋＝2H2O。
（2）惰性电极电解饱和食盐水，则阳极是氯离子失去电子，阴极是氢离子得到电子生成氢气。由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，则阴极周围出现红色。6.4g甲醇的物质的量是6.4g÷32g/mol＝0.2mol，甲醇的氧化产物是CO2，反应中失去0.2mol×（4+2）＝1.2mol。又因为电池的理论效率为80%，则外电路通过的电子个数为1.2mol×80%×6.02×1023/mol＝5.8×1023。
Ⅱ．（1）根据溶度积常数可知，FeS的溶度积常数大于CuS的溶度积常数，所以FeS能转化为更难溶的CuS沉淀，反应的离子方程式为FeS(s)＋Cu2+(aq)＝CuS(s) ＋Fe2+(aq)。
（2）①反应中亚铁离子的氧化产物是铁离子，Cr2O72－的还原产物是Cr3＋，所以根据电子得失守恒可知，该反应的离子方程式为Cr2O72－＋6 Fe2+＋14H＋＝2Cr3＋＋6 Fe3+＋7H2O。
②由于溶液中Cr3+浓度小于10－5mol/L时，可以视为完全沉淀，所以根据Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4可知，要使Cr3+沉淀完全，则溶液中c(OH－)＝
③根据反应的方程式可知
2Cr3＋ ～ 6FeSO4·7H2O
2mol 6mol
78mg•L－1×100m3/52g• mol—1 n(FeSO4·7H2O)
解得n(FeSO4·7H2O)＝450 mol
所以m(FeSO4·7H2O)＝450 mol×278g• mol—1＝125.1Kg
草酸（H2C2O4）是一种二元弱酸，主要用作还原剂和漂白剂。草酸的盐可用作碱土金属离子的广谱沉淀剂。
(1).40 ℃时混合一定体积的0.1 mol/L H2C2O4溶液与一定体积0.01 mol/L酸性KMnO4溶液，填写表中空格。
(2).用甲基橙作指示剂，通过酸碱滴定可测定草酸溶液浓度。甲基橙是一种常用的酸碱指示剂，甲基橙（用化学式HIn表示）本身就是一种有机弱酸，其电离方程式为：HIn
(3).常温下有pH均为3的盐酸和草酸溶液各10 ml，加水稀释，在答题卷上画出稀释过程中两种溶液中c(H+)变化的示意图并作必要的标注。
(4).常温下MgC2O4的Ksp=8.1×10-5，已知当溶液中某离子的浓度≤10-5 mol/L时可认为该离子已沉淀完全。现为了沉淀1 L0.01 mol/LMgCl2溶液中的Mg2+，加入100 mL0.1 mol/L的(NH4)2C2O4溶液，通过计算判断Mg2+是否已沉淀完全。
(5).(NH4)2C2O4溶液因NH4+水解程度稍大于C2O42-而略显酸性，0.1 mol/L(NH4)2C2O4溶液pH值6.4。现有某未知溶液，常温下由水电离出的c(H+)=1.0×10-5 mol/L，该溶液pH可能是 ______________（填字母）。
A．5 B．6 C．7 D．9
正确答案
（1）40 s
（2）黄色 ；前者弱
（3）
（4）MgCl2与(NH4)2C2O4恰好完全反应，但有MgC2O4(s)
c(Mg2+)·c(C2O42- )=Ksp=8.1×10-5，
而c(Mg2+)=c(C2O42- )， c(Mg2+)=(8.1×10-5)-1/2 =9×10-3 mol/L>10-5 mol/L
故Mg2+未沉淀完全。
（5）ABCD
制取纯净的氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）的生产过程如下：
I．将粗氧化铜（含少量Fe）溶解在足量的稀盐酸中，然后加热、过滤得到CuCl2（含少量FeCl2）溶液，经测定，溶液pH为2．
II．对I中所得到的溶液按下列步骤进行提纯．
已知：
试回答下列问题：
（1）下列物质中，最适合作为氧化剂X的是______．（填序号）
A．KMnO4 B．K2Cr2O4 C．H2O2 D．NaClO
（2）①加入的物质Y是______．②写出沉淀Z在水中的沉淀溶解平衡方程式：______．
（3）分离出沉淀Z，并将滤液蒸发，欲获得氯化铜晶体（CuCl2•2H2O），应采取的措施是______．
（4）①某同学利用反应：Cu+2H+═Cu2++H2↑设计实验来制取CuCl2溶液，该同学设计的装置应该为______．（填“原电池”或“电解池”）②请你在下面方框中画出该同学设计的装置图，并指明电极材料和电解质溶液．
（5）已知一些难溶物的浓度积常数如下表：
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们．（选填序号）
①NaOH ②FeS ③Na2S．
正确答案
（1）根据框图，加入氧化剂X可把Fe2+氧化为Fe3+，而没有增加新杂质，所以X为H2O2，故答案为：C；
（2）①结合题示，调节pH至4～5，使Fe3+全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu（OH）2或CuCO3，故答案为：CuO或Cu（OH）2或CuCO3；
②沉淀Z为Fe（OH）3，在溶液中存在溶解平衡：Fe（OH）3（s）
Fe2+（aq）+3OH-（aq），故答案为：Fe（OH）3（s）
Fe2+（aq）+3OH-（aq）；
（3）CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解，为抑制其水解，根据Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+，加入盐酸可起到抑制作用，并且在蒸发过程中要不断搅拌且不能蒸干．
故答案为：在HCl气流下加热浓缩，冷却结晶；
（4）①Cu与盐酸不反应，为使反应Cu+2H+═Cu2++H2↑发生，应设计成电解池，铜作阳极，故答案为：电解池；
②将反应Cu+2H+═Cu2++H2↑设计成电解池，可将铜作阳极，碳棒或铂为阴极，盐酸为电解质，设计电解池为
，
故答案为：
；
（5）①加入NaOH，易生成Hg（OH）2，Hg（OH）2不稳定，易分解最终生成有害物质Hg，并且加入NaOH成本较大，过量时引入新的杂质，②FeS较HgS、CuS易溶，加入FeS，可易生成HgS、CuS而除去溶液中的Cu2+、Pb2+、Hg2+，③加入Na2S，过量时易引入S2-杂质，所以只有②符合．
故答案为：②．
沉淀转化法制备BaCO3可用饱和Na2CO3溶液将BaSO4转化为BaCO3：
则：
（1）在实验室将少量BaSO4沉淀全部转化为BaCO3的实验操作方法与步骤为：______________________。
（2）在BaSO4转化为BaCO3过程中，得到了两者的混合物。为了测定该混合物中BaCO3的含量，某研究小组设计了如下方案：
用上图装置测量一定量样品与足量稀盐酸反应生成CO2的体积，计算BaCO3的含量。装置中连通管X的作用是_____________、______________。 若样品的质量为ag，测得的CO2的体积为bL(标准状况)，则该混合物中BaCO3的百分含量为__________________。
（3）已知：（BaCO3）=2.58×10-9，（BaSO4）=1.07×10-10。现欲用沉淀转化法将0.39mol BaSO4全部转化为BaCO3，如每次用1.00L 2.0mol·L-1Na2CO3溶液处理，至少需要处理___________次才能达到目的（请在答题纸写出详细的解题过程）。
正确答案
（1）将适量饱和Na2CO3溶液加入BaSO4沉淀中，充分搅拌，静置、弃去上层清液，如此操作，反复多次（直到BaSO4全部转化为BaCO3）
（2）使广口瓶与分液漏斗内的压强相等，便于滴入酸液；消除滴入盐酸体积对所测气体体积的影响；
197b/22.4a
（3） 解：设每次能处理BaSO4的物质的量为x
x=0.079
处理次数
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