高中化学探究沉淀溶解简答题

发生在天津港“8·12”特大火灾爆炸事故，再一次引发了人们对环境问题的关注。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝－241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：                              。
（2）由于CaC₂、金属钠、金属钾等物质能够跟水反应给灾后救援工作带来了很多困难。如果在实验室，你处理金属钠着火的方法是                                              。
（3）事故发生后,爆炸中心区、爆炸区居民楼周边以及海河等处都受到了严重的氰化物污染。处理NaCN的方法是：用NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成无毒害的物质，试写出该反应的离子反应方程式       。
（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为      （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺=5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为              。

（5）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr(OH)₃沉淀除去。已知在常温下：Ksp[Fe(OH)₂]= 1×10^－15、Ksp[Fe(OH)₃]= 1×10^－38、Ksp[Cr(OH)₃]= 1×10^－23，当离子浓度在1×10^－5mol/L以下时认为该离子已经完全沉淀，请回答：
①相同温度下Fe(OH)₃的溶解度                              Cr(OH)₃的溶解度（填“>”、“<”或“=”）
②浓度为0.1mol/L的Fe²⁺与10. 0mol/L Cr³⁺同时生成沉淀的pH范围是                 。

工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外．还含有少量NH₄⁺、Fe³⁺、AsO₄^3-、Cl^-。为除去杂质离子，部分操作流程如下：

请回答问题：
（1）NH₄⁺在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH₄)₂SO₄和NH₄Cl形式存在．现有一份(NH₄)₂SO₄溶液，一份NH₄Cl溶液，(NH₄)₂SO₄溶液中c(NH₄⁺)恰好是NH₄Cl溶液中c(NH₄⁺)的2倍，则c[(NH₄)₂SO₄]_____c(NH₄Cl)(填：<、= 或 >) 。
（2）随着向废液中投入生石灰（忽略溶液温度的变化），溶液中______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）投入生石灰调节pH到2～3时，大量沉淀主要成分为CaSO₄·2H₂O[含有少量Fe(OH)₃]，提纯CaSO₄·2H₂O的主要步骤：向沉淀中加入过量_______，充分反应后，过滤、洗涤、______。
（4）25℃，H₃AsO₄电离常数为K₁=5.6×10^-3、K₂=1.7×10^-7、K₃=4.0×10^-12。当溶液中pH调节到8～9时，沉淀主要成分为Ca₃(AsO₄)₂.
①pH调节到8左右Ca₃(AsO₄)₂才开始沉淀的原因是________。
② Na₃AsO₄第一步水解的平衡常数数值为：________。
③已知：AsO₄^3-+2I^-+2H⁺= AsO₄^3-+I₂+H₂O，SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺。上述两个反应中还原性最强的微粒是_______。

(12分)Mn(OH)₂常用作油漆催干剂。向MnSO₄溶液加入NaOH溶液，待沉淀完全后，过滤，洗涤，烘干即可制得Mn(OH)₂。
（1）已知：常温下Mn(OH)₂的K_sp＝1.0×10^－15。如果要使溶液中Mn²⁺沉淀完全，则应该保持溶液中c(OH^—)≥     mol·L^—1［当c(Mn²⁺)≤10^－5mol/L时，即可认为溶液中Mn²⁺沉淀完全］。
（2）Mn(OH)₂还可以通过MnO₂与二氧化硫气体充分接触，再与石灰乳反应制得，写出该反应的总的化学方程式     。
（3）一种含Mn²⁺的结晶水合物组成为A_xMn_yB_z·mH₂O（A表示一种阳离子，B表示一种阴离子）。现称取39.10 g晶体配成100 mL溶液X，取20 mL溶液X，向其中加入足量的氢氧化钠溶液，加热，得到896 mL气体(标准状况)；另取20 mL溶液X，向其中加入盐酸，无沉淀产生，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，过滤，洗涤，烘干，得到固体9.32 g。
①A、B的离子符号分别为     、     。
②通过计算确定该结晶水合物的化学式（写出计算过程）。

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，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
溶解度/(g/100g水)

温度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

 

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，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过____分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、______和     ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是            ，其原理是      。
（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入新硫酸和双氧水，溶解，铁变为            加碱调节PH为  ，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PH为   ，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加双氧水的后果是   ，原因是    。

高铁酸盐是一种强氧化剂，在能源、环保等方面均有广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸钾的原理如下表所示：

湿法	强碱介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应得到紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾（K2FeO4）和KNO2等产物

（1）某工厂用湿法制备高铁酸钾的流程如图所示：

①反应I的化学方程式为          。
②反应Ⅱ的离子方程式为          。
③已知25℃时Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^—38，反应Ⅱ后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^—5mol·L^—1．则需调整pH= 时，开始生成Fe（OH）₃沉淀（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠溶液中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①已知高铁酸钠和水反应，有Fe（OH）₃和O₂生成，则高铁酸钠的氧化性比O₂    （填“强”或“弱”）。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠     （填“大”或“小”）。
（3）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为              。
（4）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为    。

某煤渣主要含有Al₂O₃、SiO₂，可制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)₃·2Al(OH)₃]溶液，用于烟气脱硫，减少SO₂的排放，其制备流程：

已知：25℃，K_sp（CaCO₃）＝2.8×10^－9， K_sp（CaSO₄）＝9.1×10^－6。
（1）操作①的名称          。
（2）酸浸时反应的离子方程式为                 ；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施____________________，___________________（写2条）。
（3）固体2的化学式是         ，试分析固体2生成的主要原因（用离子方程式结合文字简要说明）                                                         。
（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO₂生成Al₂(SO₄)₃·Al₂(SO₃)₃，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用，试写出有关反应的化学方程式：          ，          。

工业上用重晶石(BaSO₄)制备其他钡盐的常用方法主要有高温煅烧还原法、沉淀转化法等。
I．高温煅烧还原法
工业上利用重晶石高温煅烧还原法制备BaCl₂的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO₄）对工业过程进行模拟实验。查表得：
BaSO₄(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)  △H₁ =" +" 571.2 kJ·mol^-1    ①
BaSO₄(s) + 2C(s)2CO₂(g) + BaS(s)  △H₂ =" +" 226.2 kJ·mol^-1    ②
（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na₂S水解的离子方程式为：             。
（2）反应C(s) + CO₂(g)2CO(g)的△H＝                   kJ·mol^-1。
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的可能是                     。
II．沉淀转化法
（4）已知K_SP(BaSO₄) =1.0×10^-10，K_SP(BaCO₃)=2.5×10^-9。某同学设想用饱和Na₂CO₃溶液和盐酸将BaSO₄转化成BaCl₂，若用10 L Na₂CO₃溶液一次性溶解并完全转化1.0 mol BaSO₄（溶液体积变化可忽略不计）， 则该转化过程的离子方程式为             ； 反应的平衡常数K=          ；Na₂CO₃溶液的最初浓度不得低于                 。

硝酸铝是重要的化工原料。
（1）在实验室中，硝酸铝必须与可燃物分开存放，是因为硝酸铝具有        。
A．可燃性           B．氧化性           C．还原性
（2）用Al作电极电解HNO₃溶液制取Al(NO₃)₃，电解反应的离子方程式为            。
（3）查资料得知：当Al(NO₃)₃溶液pH＞3时，铝元素有多种存在形态，如Al^3＋、[Al(OH)]^2＋、[Al(OH)₂]^＋等。写出[Al(OH)]^2＋转化为[Al(OH)₂]^＋的离子方程式                。
（4）用硝酸铝溶液（加入分散剂）制备纳米氧化铝粉体的一种工艺流程如下。

①(CH₂)₆N₄水溶液显碱性。请补充完整下列离子方程式。

②经搅拌Ⅱ，pH下降的原因是                  。
③凝胶中含有的硝酸盐是            。
（K_sp[Al(OH)₃] =1.3×10^－33 ；溶液中离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，可认为这种离子在溶液中不存在）
④煅烧过程主要发生如下转化： 。
煅烧过程中样品的失重率（TG%）随温度变化如图。凝胶煅烧失重曲线有明显的三个阶段：

（i）a~b段：失重率82.12%；
（ii）b~c段：失重率9.37%；
（iii）c~d段：失重率几乎为0；
转化Ⅱ对应的失重阶段是    （填序号），转化Ⅲ开始的温度是       。

(14分) CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料（含Fe、Al及其化合物、SiO₂杂质），生产CuCl的工艺流程如下：

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Cu(OH)2	5.6	6.7
Al(OH)3	3.8	4.7

 
已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl₂^－，CuCl₂^－的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。
（1）煅烧的主要目的是：                                      。
（2）操作Ⅰ为调节溶液的PH值，范围为       ，加入的物质X可以是（    ）
A、CuO    B、Cu(OH)₂      C、NaOH 溶液     D、CaCO₃
（3）滤渣Ⅱ的主要成分是         。
（4）往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO₂可生成CuCl₂^－，请写出反应的离子方程式：                   。  
（5）在反应Ⅰ中，温度控制在70~80℃并使用浓NaCl溶液，主要目的是：               。
（6）常温下，已知CuOH的K_SP为1.0×10^－14，则Cu⁺+H₂O CuOH + H⁺的平衡常数为：          。

雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
（1）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图31-1所示：
 
①由图31-1可知SCR技术中的氧化剂为：             。
②图31-2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为：          、             。
③用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c(NO₂)/c(NO)对应的脱氮率如图31-3所示，脱氮效果最佳的c(NO₂)/c(NO)=                。已知生成1molN₂反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氮反应的热化学方程式为                            。

（2）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，具体步骤如下：
SO₂(g)+H₂O(l)H₂SO₃(l)H⁺(aq)+HSO₃^—(aq)   I
HSO₃^—(aq)H⁺(aq)+SO₃^2—(aq)                II
Ca(OH)₂(s)Ca²⁺(aq)+2OH^—(aq)              III
Ca²⁺(aq)+SO₃^2—(aq)CaSO₃(s)                IV
④步骤II的平衡常数K的表达式为                  。
⑤该温度下，吸收液中c(Ca²⁺)一直保持为0.70mol/L，已知Ksp(CaSO₃)＝1.4×10^-7，则吸收后溶液中的SO₃^2-的浓度。（写出计算过程，保留2位有效数字）