高中化学探究沉淀溶解试题

下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe²⁺、AsO₂^-、Ca²⁺等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。

已知：①Fe³⁺ Cu²⁺开始沉淀的pH分别2．7、5．4，完全沉淀的pH分别为3．7、6．4;
②K_SP[(Cu(OH)₂]=2×10^-20
（1）溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为     Kg。
（2）氧化步骤中发生的离子反应方程式为①           
②AsO₂^— + H₂O₂+ H⁺=H₃AsO₄ ③ H₃AsO₄+ Fe³⁺=FeAsO₄↓+ 3H⁺
（3）若要检验调节pH后溶液的Fe³⁺是否除尽，方法是                    ；氧化后需要将溶液进行稀释，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过   mol·L^-1。
（4）固体I的主要成分除 FeAsO₄外还有               ，操作Ｉ为
（5）利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液，电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，写出阳极发生的电极反应方程式         

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。
（1）某温度下，K_sp（FeS）＝8.1×10^－17，FeS饱和溶液中c（H^＋）与c（S^2－）之间存在关系：
c²（H^＋）·c（S^2－）＝1.0×10^－22，为了使溶液里c（Fe^2＋）达到1 mol·L^－1，现将适量FeS投入其饱和溶液中，应调节溶液中的pH约为________（填字母）。
A．2       B．3      C．4      D．5
（2）氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

①酸溶过程中Fe₂O₃发生反应的离子方程式为_____________；“滤渣A”主要成分的化学式为_______________。
②还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe^3＋还原为Fe^2＋，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式： FeS₂＋____Fe^3＋＋______===______Fe^2＋＋____SO₄^2－＋______
③氧化过程中，O₂、NaOH与Fe^2＋反应的离子方程式为________________________。
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8。

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH过大，可能引起的后果是____________________（几种离子沉淀的pH见上表）。
⑤滤液B可以回收的物质有________（填序号）。
A．Na₂SO₄    B．Al₂（SO₄）₃     C．Na₂SiO₃      D．MgSO₄

已知Cr(OH)₃在碱性较强的溶液中将生成[Cr(OH)₄]^―，铬的化合物有毒，由于+6价铬的强氧化性，其毒性是+3价铬毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理，可采用以下两种方法。
Ⅰ.还原法 在酸性介质中用FeSO₄等将+6价铬还原成+3价铬。
具体流程如下：

有关离子完全沉淀的pH如下表：

有关离子	Fe^2+	Fe^3+	Cr^3+
完全沉淀为对应氢氧化物的pH	9.0	3.2	5.6

（1）写出Cr₂O2－ 7与FeSO₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式             。
（2）还原+6价铬还可选用以下的               试剂（填序号）。
A．明矾          B．亚硫酸氢钠          C．生石灰           D．铁屑
（3）在含铬废水中加入FeSO₄，再调节pH，使Fe³⁺和Cr³⁺产生氢氧化物沉淀。
则在操作②中可用于调节溶液pH的试剂为：            （填序号）；
A．Na₂O₂        B．Ba(OH)₂        C．Ca(OH)₂         D．NaOH
此时调节溶液的pH范围在         （填序号）最佳。
A．3～4         B．6～8          C．10～11          D．12～14
Ⅱ.电解法 将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe²⁺和Cr₂O2－ 7发生反应，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在阴极区与OH^－结合生成Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀除去。
（4）写出阴极的电极反应式                                        。
（5）电解法中加入氯化钠的作用是                               。

硫酰氯（SO₂Cl₂）是重要的化学试剂，可由如下反应制取：SO₂(g)+Cl₂(g) SO₂Cl₂(g)△H
针对该反应回答下列问题：
（1）已知：①SO₂(g)+Cl₂(g)+SCl₂(g) 2SOCl₂(g)△H₁=-akJ/mol
②SO₂Cl₂(g)+SCl₂(g) 2SOCl₂(g)△H₂=-bkJ/mol（a>b>0）
则△H=________kJ/mol（用a、b的代数式表示）
（2）为了提高该反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是________（填字母序号）。

A．缩小容器体积

B．使用催化剂

C．增加SO2浓度

D．升高温度

（3）若在绝热、恒容的密闭体系中，投入一定量SO₂和Cl₂，发生该反应，下列示意图能说明t1 时刻反应达到平衡状态的是（填字母序号）。（下图中υ正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（4）若在催化剂作用下，将n molSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，并始终保持温度为T，压强为P。起始时气体总体积为10L，t min时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L。
①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示。则υ(SO₂)= _________。
②此温度下，该反应的K=_________。
③相同条件下，若将0.5nmolSO₂与0.5nmolCl₂充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO₂Cl₂的物质的量是_________。
（5）该反应的产物SO₂Cl₂遇水发生剧烈水解生成两种强酸，写出其化学方程式_______________；已知于水所得溶液中逐滴加入AgNO₃稀溶液时，最先产生的沉淀是______。

制烧碱所用盐水需两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等离子，过程如下：
Ⅰ.向粗盐水中加入过量BaCl₂溶液，过滤；
Ⅱ.向所得滤液中加入过量Na₂CO₃溶液，过滤；
Ⅲ.滤液用盐酸调节pH，获得第一次精制盐水。
（1）过程Ⅰ除去的离子是______。
（2）过程Ⅰ、Ⅱ生成的部分沉淀及其溶解度（20℃/g）如下表，请依据表中数据解释下列问题：

CaSO4	Mg2(OH)2CO3	CaCO3	BaSO4	BaCO3
2.6×10^-2	2.5×10^-4	7.8×10^-4	2.4×10^-4	1.7×10^-3

①过程Ⅰ选用BaCl₂而不选用CaCl₂的原因为___________________________________。
②过程II之后检测Ca²⁺、Mg²⁺及过量Ba²⁺是否除尽时，只需检测Ba²⁺即可，原因是____________。
（3）第二次精制要除去微量的I^－、IO₃^－、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，流程示意如下：

①过程Ⅳ除去的离子有______、_______。
②盐水b中含有SO₄^2－。Na₂S₂O₃将IO₃^－还原为I₂的离子方程式是___________________________。
③过程VI中，产品NaOH在电解槽的______区生成(填“阳极”或“阴极”)，该电解槽为______离子交换膜电解槽(填“阳”或“阴”)。

连二次硝酸(H₂N₂O₂)是一种二元酸，可用于制N₂O气体。
（1）连二次硝酸中氮元素的化合价为_____________________。
（2）常温下，用0．01mol·L^-1的NaOH溶液滴定10mL0．01mol·L^-1的H₂N₂O₂溶液，测得溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。

①写出H₂N₂O₂在水溶液中的电离方程式：______________。
②b点时溶液中c(H₂N₂O₂)_____（填“＞”、“＜”或 “＝”，下同）c(N₂O₂^2-)。
③a点时溶液中c(Na⁺)____c(HN₂O₂^-)+c(N₂O₂^2-)。
（3）硝酸银溶液和连二次硝酸钠溶液混合，可以得到黄色的连二次硝酸银沉淀，向该分散系中滴加硫酸钠溶液，当白色沉淀和黄色沉淀共存时，分散系中=______。[已知K_sp(Ag₂N₂O₂)=4．2×10^-9，K_sp(Ag₂SO₄)=1．4×10^-5]

平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物质）。某课题小组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)₄和硫酸铁铵矾：

已知：
Ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式，Ce³⁺易水解，Ce⁴⁺有较强氧化性；
Ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸；
Ⅲ．硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］广泛用于水的净化处理。
（1）滤液A的主要成分               （填写化学式）。
（2）写出反应①的离子方程式                          。
（3）反应①之前要洗涤滤渣B，对滤渣B进行洗涤的实验操作方法是               。
（4）稀土元素的提纯，还可采用萃取法。已知化合物HT作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，过程表示为Ce₂(SO₄)₃ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT₃ (有机层）+3H₂SO₄(水层) ，分液得到CeT₃ (有机层），再加入H₂SO₄ 获得较纯的含Ce³⁺的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是              。
（5）用滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品纯度。

所用FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定，则测得该Ce(OH)₄产品的质量分数       。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（6）已知Fe³⁺沉淀的pH范围：2.2～3.2，Fe²⁺沉淀的pH范围：5.8～7.9，Zn²⁺沉淀的pH范围：5.8～11.0，pH>11时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2－。现用FeSO₄溶液（含有ZnSO₄杂质）来制备硫酸铁铵矾。实验中可选用的试剂： KMnO₄溶液、30%H₂O₂、 NaOH溶液、饱和石灰水、稀H₂SO₄溶液、稀盐酸。
实验步骤依次为：
①向含有ZnSO₄杂质的FeSO₄溶液中，加入足量的NaOH溶液至pH>11，       ；
②                                                                  ；
③向②中得到的溶液中加入硫酸铵溶液，                                  ，过滤、洗涤、常温晾干，得硫酸铁铵晶体(NH₄) Fe(SO₄)₂·12H₂O。

(13分)某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO₂(g) 2NO(g)＋O₂(g)
在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃，实验Ⅲ在850 ℃，NO、O₂的起始浓度都为0，NO₂的浓度(mol·L^－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

（1）实验Ⅱ隐含的反应条件是     。
（2）实验II中，从反应开始至达到平衡，用氧气浓度变化表示的化学反应速率为        。
（3）800 ℃时，该反应的平衡常数K=           ，该反应是     (填“吸” 或“ 放”)热反应。
（4）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO₂与O₂混合气体(保持温度不变)，此时反应将向       进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
（5）NO₂、NO是重要的大气污染物，近年来人们利用NH₃在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质，
如：8NH₃＋6NO₂7N₂＋12H₂O。若将此反应设计成原电池，融熔K₂CO₃为电解质，则正极反应方程式为：       。
（6）向AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，发生如下反应Al^3＋＋3NH₃·H₂O Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋ ，一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，沉淀已完全。已知当溶液中Al^3＋恰好沉淀完全时溶液的pH="4.7" ，则Al(OH)₃的溶度积常数为      (已知：lg2=0.3)。

Hg是水体污染的重金属元素之一。水溶液中二价汞的主要存在形态与C1^-、OH^-的浓度关系如图所示[图中的物质或粒子只有Hg(OH)₂为难溶物；pCl=-lgc(Cl^-)]。下列说法不正确的是

A．可用如下方法除去污水中的Hg^2+： FeS(s)+ Hg^2+(aq)=HgS(s)+Fe^2+(aq)

B．当溶液pCl保持在1，pH在6～8时，汞元素主要以HgCl4^2-形式存在

C．HgCl2是一种强电解质，其电离方程式是：HgCl2=HgCI^++Cl^-

D．当溶液pH保持在5，pCl由2改变至6时．可使HgCl2转化为Hg(OH)2

还原沉淀法是处理含铬(含Cr₂O₇^2﹣和CrO₄^2﹣)工业废水的常用方法，过程如下：

己知转化过程中的反应为：2CrO₄^2﹣(aq)+2H⁺(aq) Cr₂O₇^2﹣(aq)+H₂O（1）。转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L，CrO₄^2﹣有10/11转化为Cr₂O₇^2﹣。下列说法不正确的是(    )

A．转化过程中，增大c(H^+)，平衡向正反应方向移动，CrO4^2^﹣的转化率提高

B．常温下Ksp[Cr(OH)3]=1×10^﹣32，要使处理后废水中c(Cr^3+)降至1×10^﹣5mol/L，应调溶液的pH=5

C．若用绿矾(FeSO4·7H2O)(M=278)作还原剂，处理1L废水，至少需要917.4g

D．常温下转化反应的平衡常数K=10^4，则转化后所得溶液的pH=1

25℃时，用Na₂S沉淀Cu²⁺、Zn²⁺两种金属离子（M²⁺），所需S^2﹣最低浓度的对数值lgc（S^2﹣）与lgc（M²⁺）的关系如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．25℃时K（CuS）约为1×10^﹣35

B．向100mLZn^2+、Cu^2+浓度均为10^﹣5mol•L^﹣1的混合溶液 中逐滴加入10^﹣4mol•L^﹣1的Na2S溶液，Cu^2+先沉淀

C．Na2S溶液中：c（S^2^﹣）+c（HS^﹣）+c（H2S）═2c（Na^+）

D．向Cu^2+浓度为10^﹣5mol•L^﹣1的工业废水中加入ZnS粉末，会有CuS沉淀析出

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为                                 ，电池反应的离子方程式为                             。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn        g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl₂和NH₄Cl，二者可通过           __  分离回收；滤渣的主要成分是MnO₂、_      __      __和                          ，欲从中得到较纯的MnO₂，最简便的方法是                                  ，其原理是                                             。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_                   ____，加碱调节至pH为                           时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为     _时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                             ，原因是                                                                                                                                  。

（1）室温下，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^－10，将pH＝9 的 Ba（OH）₂溶液与 pH＝4 的 H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的 pH＝7，则 Ba（OH）₂溶液与 H₂SO₄溶液的体积比为           。欲使溶液中c（SO₄^2－）≤1.0×10^－5mol·L^－1，则应保持溶液中 c（Ba^2＋） ≥     mol·L^－1。
（2）一定温度下，向1 L 0.1 mol·L^－1CH₃COOH溶液中加入0.1 molCH₃COONa固体，则醋酸的电离平衡向    （填“正”或“逆”）反应方向移动；溶液中的值     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）已知：a．常温下，醋酸和NH₃·H₂O的电离平衡常数均为1.74×10^－5
b．CH₃COOH＋NaHCO₃ = CH₃COONa＋CO₂↑＋H₂O 室温下，CH₃COONH₄溶液呈         性（填“酸”、“碱”或“中”，下同），NH₄HCO₃溶液呈          性。NH₄HCO₃溶液中物质的量浓度最大的离子是     （填化学式）。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，，和等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（/100水）

化合物
近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为               
（2）维持电流强度为0.5，电池工作五分钟，理论上消耗。（已经＝96500）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有和，二者可通过分离回收；滤渣的主要成分是、和，欲从中得到较纯的，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和溶解，铁变为，加碱调节至为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至为时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1）。若上述过程不加后果是，原因是。

（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl₃等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是         （填序号）。

A．明矾	B．二氧化氯
C．臭氧	D．高铁酸钠(Na2FeO4)

（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式：                                                     。
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH
①写出正极发生的电极反应式：                                         。
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK₂FeO₄反应时，在电解池中生成H₂          L（标准状况），同时生成Fe(OH)₃=       mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：

	含锌废水水质	经处理后的水国家环保标准值
Zn^2^＋浓度/(mg·L^－1)	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

经处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn^2＋的浓度为    mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^17），    （填“符合”或“不符合”）国家环保标准。