高中化学探究沉淀溶解试题

硫酸镁在医疗上具有镇静、抗挛等功效。以菱镁矿（主要成分是MgCO₃）为主要原料制备硫酸镁的方法如下：

（1）步骤②中发生反应的离子方程式为                                    。
（2）步骤④中调节pH=6.0~6.5的目的是                                   。
（3）步骤⑤的操作为                              
（4）已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：

pH	< 8.0	8.0 ~ 9.6	> 9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

25℃时，向Mg(OH)₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为     [25℃时，Ksp[Mg(OH)₂] =5.6×10^-12]。

Ⅰ．铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属之一。请回答下列问题：
（1）生铁中含有一种铁碳化合物(Fe₃C)，在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体和能使澄清石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为                      ，上述反应生成的磁性固体与过量浓硝酸反应后的溶液中含有的盐的化学式为                 。
（2）硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS₂）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制备绿矾。利用烧渣制绿矾的过程如下：

①烧渣溶于稀H₂SO₄过程中，有单质硫生成，写出该反应的离子方程式（只写生成S的反应式，其他反应无需写出）                               。
②向溶液X中加入足量铁屑的目的是                            。
（3）已知Fe(OH)₃的溶度积常数K_sp＝1.1×10^-36。室温时向FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH=3时，通过计算说明Fe³⁺是否沉淀完全）                            
（提示：当某离子浓度小于10^-5 mol•L^-1时可以认为该离子沉淀完全了）。
Ⅱ．（1）某溶液中有Mg^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的金属阳离子是________；用离子方程式解释其原因_________________。
（2）在25℃下，向浓度均为0.01 mol・L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式______________（已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11  K_sp[Al(OH)₃]="3×10" ^-34）。
（3）将Mg、Cu组成的1.96g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为            g。

)以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶解度/g	9×10^-4	1．7×10^-6	1．5×10^-4	3．0×10^-9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe²⁺，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，调节溶液的pH=4，过滤结晶即可。
请回答下列问题：
（1）上述三种除杂方案都能够达到很好的效果，Fe³⁺、Fe²⁺都被转化为　　　　(填化学式)而除去。 
（2）①中加入的试剂应该选择　　　　为宜，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
（3）②中除去Fe³⁺所发生的总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是　　　　(填字母)。 
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C．调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中
E．在pH>4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

一定温度下的难溶电解质A_mB_n在水溶液中达到溶解平衡时。已知下表数据

物质	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp(25 ℃)	8.0×10^－16	2.2×10^－20	4.0×10^－38
完全沉淀时的pH值	≥9.6	≥6.4	3～4

对含等物质的量的CuSO₄、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃的混合溶液的说法，不科学的是(　　)
A．向该溶液中加少量铁粉不能观察到红色固体析出
B．该溶液中c(SO₄^2-)：[c(Cu^2＋)＋c(Fe^2＋)＋c(Fe^3＋)]＞5∶4
C．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
D．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH值到3～4后过滤，得到纯净的CuSO₄溶液

【化学———化学与技术】
锶()元素广泛存在于矿泉水中,是一种人体必需的微量元素,在元素周期表中与
和同属于第ⅡA族｡
（1）碱性:Sr(OH)2 Ba(OH)2(填“>”或“<”);锶的化学性质与钙和钡类似,用原子结构的观点解释其原因是 ｡
（2）碳酸锶是最重要的锶化合物｡用含SrSO4和少量BaSO4､BaCO3､FeO､Fe2O3､Al2O3､SiO2的天青石制备SrCO3,工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ．将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合,过滤;
Ⅱ．将滤渣溶于盐酸,过滤;
Ⅲ．向Ⅱ所得滤液中加入浓硫酸,过滤;
Ⅳ．向Ⅲ所得滤液中先加入次氯酸,充分反应后再用氨水调pH约为7,过滤;
Ⅴ．向Ⅳ所得滤液中加入稍过量NH4HCO3,充分反应后,过滤,将沉淀洗净,烘干,得到SrCO3｡
已知:ⅰ．相同温度时的溶解度:BaSO4<SrCO3<SrSO4<CaSO4
ⅱ．生成氢氧化物沉淀的pH

①Ⅰ中,反应的化学方程式是 ｡
②Ⅱ中,能与盐酸反应溶解的物质有 ｡
③Ⅳ的目的是 ｡
④该工艺流程中NH4HCO3含有的化学键是 ｡

工业上利用某工厂的废渣(主要含CuO70%、MgFe₂O₄20%，还含有少量FeO、NiO等氧化物)制取精铜和颜料铁红。流程如图所示。

回答下列问题：
（1）净化Ⅰ操作分为两步：
第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；
第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下用H₂O₂氧化Fe^2＋反应的离子方程式：                     。
②25 ℃时，pH=3的溶液中，c(Fe^3＋)=___________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]=4.0×10^－38）。  
③净化Ⅰ中第二步可选用CuO实现转化，用化学平衡移动原理说明其原因：
                                                                  。
（2）用净化II所得的金属为电极进行电解得精铜，请写出阴极所发生的电极反应式：______________________________。
（3）为准确测定酸浸液中Fe^2＋的物质的量浓度以确定H₂O₂的用量，测定步骤如下：
①取出25.00mL酸浸液，配制成250.0mL溶液。
②滴定：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，将0.2000mol/LKMnO₄溶液装入
              （填仪器名称），进行滴定，记录数据，重复滴定3次，平均消耗KMnO₄溶液V mL。(反应离子方程式：5Fe²⁺+MnO+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O)
③计算酸浸液中Fe²⁺的物质的量浓度=                   mol/L （只列出算式，不做运算）。

(10分) )氮元素有着多变价态和种类繁多的化合物，因在生产、生活中发挥着重要的作用。完成下列问题：
（1）在一密闭容器中，进行如下化学反应：
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T	298 K	398 K	498 K	…
K	4.1×10^6	K1	K2	…

①比较K₁、K₂的大小：K₁______K₂(填“>”、“=”或“<”)。
②若保持容器的容积不变，则该反应达到化学平衡状态的依据是________(填序号)。
A．2v(H₂)_正=3v(NH₃)_逆            B．v(N₂)_正=3v(H₂)_逆
C．容器内压强保持不变          D．混合气体的平均摩尔质量保持不变
③若维持容器的压强不变，达到平衡状态后再向容器中通入一定量的N₂，此时逆反应速率______(填“增大”、“减小”或“不变”)；平衡常数_____。(填“增大”、“减小”或“不变”)
④已知AgCl可溶于氨水中，而AgBr不溶于氨水中，则K_sp(AgCl)____ K_sp(AgBr) (填“>”、“=”或“<”)。
( 2 )肼是氮元素的另一种氢化物，分子式为N₂H₄。
①298 K时，1.00 g N₂H₄(l)与足量的N₂O₄(l)完全反应生成氮气和水，放出19.15 kJ的热量。写该反应的热化学方程式_____________________________________。
②肼也可以在纯氧中燃烧生成氮气和水，为了充分利用其能量有人设计了原电池装置，电极材料是多孔石墨电极，电解质为能够传导H⁺的固体电解质，请写出负极反应式____________________。

(18分)0．80 g CuSO₄·5H₂O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。

请回答下列问题：
（1）试确定200 ℃时固体物质的化学式______。
（2）取270 ℃所得样品，于570 ℃灼烧得到的
主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为___________________；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_____，其存在的最高温度是________；
（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________；
（4）在0．10 mol·L^－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu^2＋)＝         mol·L^－1(K_sp[Cu(OH)₂]＝2．2×10^－20)。若在0．1 mol·L^－1硫酸铜溶液中通入过量H₂S气体，使Cu^2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H^＋浓度是            mol·L^－1。

汞不溶于水，易挥发，易与许多金属形成合金，汞是对人体危害较大的一种金属，据统计世界上有80多种工业以汞为原料，生产过程中产生的汞的污染越来越引起人们的重视，水体中的无机汞主 要有Hg²⁺、Hg₂²⁺。
（1）实验时倘若不慎，将汞溅落地面时，可先用涂上X溶液的锌片去粘拾，然后再用足量的X溶液   溶解锌片回收汞，X溶液可以是        （填试剂名称）
（2）检测水体中的Hg²⁺可用KI及CuSO₄溶液与其反应生成橙红色Cu₂HgI₄沉淀，用漫反射光谱直接测定汞沉淀物，该反应的离子方程式可表示为                     
（3）冶金厂治理含汞、含硫的烟气并回收汞，中国冶金工作者在研究“Hg-I-H₂O”系热力学的基础上，查明KI溶液能有效吸收汞，吸收总反应为：2Hg+SO₂+8I^-+4H⁺ =2HgI₄^2-+S+2H₂O，最后进行电解法电解吸收液(K₂HgI₄)，阴极的电极反应式为                    
（4）国家制定的工业废水排放标准：汞的含量≤0.05 mg/L。某合作学习小组的同学拟用硫化钠法处理含汞废水，其步骤为：先将溶液pH调至8～10，然后加入稍过量的硫化钠溶液，最后加入一定量的FeSO₄溶液，过滤后排放。已知：25℃HgS的Ksp= 4×10^－52；Hg₂S的Ksp＝1.0×10^－47，FeS 的Ksp=6.3×10^-18；HgS+Na₂SNa₂HgS₂（易溶）。
①若操作程序完全正确，且废水中只含无机汞，上述处理后的废水能否达标排放     （选填：“能”或“不能”）
②加入FeSO₄溶液的作用（写出两项）                     

实验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
（1）此过程的离子反应方程式为_______________________________________________，
为了吸收该反应中产生的尾气，请选择下列中合适的装置_________。

（2）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：以空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器Z中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO₄，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加M调节pH，铁元素全部沉淀（一般认为铁离子的浓度下降到，就认为沉淀完全）然后过滤、浓缩、结晶。
已知：
请回答下列问题：
如开始加入的铜粉为3．2g，最后所得溶液为500mL溶液中含有铁元素0．005mol。
①方案1中的Z仪器名称是__________。
②为了使铁元素全部沉淀，应调节pH至少为________。
③方案2中M物质可选用的是___________。
A．CaO      B．NaOH     C．CuCO₃    D．CuO      E．Fe₂（SO₄）₃
④反应中加入少量FeSO₄可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因_______________，
_______________________________________。
（3）实验室利用惰性电极电解硫酸铜溶液，电解反应化学方程式为_________________，
欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的___________。
A．      B．        C．        D．       E．

如图表示的是25 ℃时，难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol· L^－1，假定该浓度为饱和溶液中阳离子的浓度)。

请完成下列问题：
（1）pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
（2）若要除去CuCl₂溶液中的少量Fe^3＋，应该控制溶液的pH________(填选项) 。
A．<1　     B．4左右　          C．>6
（3）在Ni(NO₃)₂溶液中含有少量的Co^2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是___________________________________________________。
（4）25 ℃下Ksp[Cu( OH )₂ ]＝________。
（5） 已知一些难溶物的溶度积常数如下表。

物质	FeS	MnS	CuS	PbS	HgS	ZnS
Ksp	6.3× 10^－18	2.5× 10^－13	1.3× 10^－35	3.4× 10^－28	6.4× 10^－33	1.6× 10^－24

为除去工业废水中含有的Cu^2＋、Pb^2＋、Hg^2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填选项)。
A．NaOH　      B．FeS　         C．Na₂S

（10 分）以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶解度/g	9×10^－4	1.7×10^－6	1.5×10^－4	3.0×10^－9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如：
① 为了除去氯化铵中的杂质Fe^3＋，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
② 为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe^3＋，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③ 为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe^2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe^2＋氧化成Fe^3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结晶即可。
请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe^2＋、Fe^3＋都被转化为__________（填化学式）而除去。
（2）①中加入的试剂应该选择_________为宜，其原因是___________________________。
（3）②中除去Fe^3＋所发生的总反应的离子方程式为_______________________________。
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是__________________（填字母）。
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染
B将Fe^2＋氧化为Fe^3＋的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C调节溶液pH＝4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu²⁺可以大量存在于pH＝4的溶液中
E．在pH>4的溶液中Fe^3＋一定不能大量存在

取一定量的PbI₂固体用蒸馏水配成饱和溶液，量取25.00mLPbI₂饱和溶液，分次慢慢与R-H(s)进行如下反应:Pb²⁺(aq)+2R-H(s)=R₂Pb(s)+2H⁺(aq),充分反应后,过滤（用锥形瓶盛装滤液），再用蒸馏水洗涤沉淀，将洗涤液一并放在锥形瓶中，加入指示剂，用0.0025mol/LNaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液20.00mL。结合上述实验数据，下列有关说法正确的是

A．以酚酞为指示剂时，滴定至终点时溶液由红色变为无色

B．在温度不变时，向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液， PbI2的Ksp减小

C．温度不变，T时刻，向PbI2饱和溶液中加入少量KI浓溶液，离子浓度变化如下图所示。

D．本次实验测得的t℃ PbI2的Ksp=4×10^－9

请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）我国储氢纳米碳管研究已取得重大进展。用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
___C + ___K₂Cr₂O₇ + _______=" ___" CO₂↑ + ___K₂SO₄ + ___Cr₂(SO₄)₃ +___H₂O
请完成并配平上述化学方程式。
（2）工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：
CO(g)+ 2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H₁＝－116 kJ·mol^-1
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是____________。

A．使用高效催化剂	B．降低反应温度
C．增大体系压强	D．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来

②在恒容容器中合成甲醇，当温度分别为230℃、250℃和270℃时，CO的转化率与n(H₂)/n(CO)的起始组成比的关系如右图所示。已知容器体积1L，起始时CO的物质的量均为1mol。据此判断在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是__________；利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K =_______________________。

③已知： △H₂＝－283 kJ·mol^-1
 △H₃＝－242 kJ·mol^-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气的热化学方程式为_________。
（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其溶度积常数K_sp=c(Ca²⁺)·c(CO₃^2—)=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5.6×10 ^-5 mol/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为________________________。

蛋壳的主要成分是CaCO₃，其次是SiO₂、MgCO₃及色素等杂质，测定蛋壳中钙的含量时常涉及如图操作步骤，其中最后滴定操作是用标准酸性高锰酸钾溶液滴定生成的草酸，通过钙与草酸的定量关系，可间接求出钙的含量。

资料支持：①草酸的电离方程式为H₂C₂O₄H^＋＋HC₂O₄^-；
②滴定过程的反应为H₂C₂O₄＋MnO₂＋H^＋―→Mn^2＋＋CO₂↑＋H₂O(未配平)；
③Ksp(CaC₂O₄)＝2.5×10^－9，Ksp(MgC₂O₄)＝8.6×10^－5
根据以上材料回答下列问题：
（1）样品溶于盐酸后得到的滤渣主要是________。
（2）①②操作时，加入饱和(NH₄)₂C₂O₄溶液和氨水的作用是_______________；
（3）实验中通常用0.1 mol/草酸铵溶液洗涤沉淀。若实验时用水洗涤沉淀，且每次洗涤时消耗草酸铵溶液和水的体积相同，则每次洗涤时用草酸铵溶液洗涤与用水洗涤损失的质量之比为________；
（4）达到滴定终点的特征为________________；
（5）若考虑MgCO₃的存在，则此法求得的钙含量略__________实际值（填>、=、<）