高中化学探究沉淀溶解试题

二甲醚(CH₃OCH₃)是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池的燃料，具有很好的好展前景。
（1）已知H₂、CO和CH₃OCH₃的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为    。
（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe(OH)₃胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H₂，将悬浮物带到水面，利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式                         ；下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是                    。
A.MgCO₃           B.Na₂CO₃           C.NaHCO₃            D.(NH₄)₂CO₃
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)₃沉淀的离子方程式：                       。
③已知常温下K_ap[Fe(OH)₃]=4.0×10^—38，电解一段时间后，甲装置中c(Fe³⁺)=          。
④已知：H₂S的电离平衡常数：K₁=9.1×10^—8、K₂=1.1×10^—12；H₂CO₃的电离平衡常数：K₁=4.31×10^—7、K₂=5.61×10^—11。测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO₂通入200mL 0.2mol/L的Na₂S溶液中，下列各项正确的是
A．发生反应的离子方程式为：CO₂+S^2—+H₂O=CO₃^2—+H₂S
B．发生反应的离子方程式为：CO₂+S^2—+H₂O=HCO₃^—+HS^—
C．c(Na⁺)=2[c(H₂S)+c(HS^—)+c(S^2—)]
D．c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2—)+2c(S^2—)+c(OH^—)
E．c(Na⁺)>c(HCO₃^—)>c(HS^—)>c(OH^—)

工业上常用还原沉淀法处理含铬废水（Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—），其流程为：
已知：
（1）步骤①中存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O
（2）步骤③生成的Cr（OH）₃在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃（s）Cr³⁺（aq）+3OH ^一（aq）
（3）常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=10^-32；且当溶液中离子浓度小于10^-5 mol·L^-1时可视作该离子不存在.下列有关说法中，正确的是

A．步骤①中加酸，将溶液的pH 调节至2，溶液显黄色，CrO4^2^—离子浓度增大

B．步骤①中当溶液呈现深黄色，且2v（CrO4^2^一）=v（Cr2O7^2^—）时，说明反应 2CrO4^2^—（黄色）+2H^+Cr2O7^2^—（橙色）+H2O 达到平衡状态

C．步骤②中，若要还原1 mol Cr2O7^2^一离子，需要6 mol（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O。

D．步骤③中，当将溶液的pH 调节至4 时，可认为废水中的铬元素已基本除尽

下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分（含有Cu、Fe、Si 三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20，Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38， Ksp[Mn(OH)₂] =1.9×10^-13，
根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是                                     。
（2）加入过量FeCl₃溶液过程中可能涉及的化学方程式：                    。
（3）过量的还原剂应是                                                        。
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液发生反应的离子方程式为                     。
②若用X mol/L KMnO₄溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO₄溶液YmL，则最后所得红棕色固体C的质量为                 g（用含X、Y的代数式表示）。
（5）常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：             ﹥           ﹥            。(填金属阳离子)
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Z g，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为     L（用含Z的代数式表示）；该电极的反应式为                                                             .

某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺）：

常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Mg^2+	Al^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	9.3	3.7	4.7	---
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	6.7	9(>9 溶解)

 
（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是____________________（至少写一条）。
（2）加入H₂O₂ 目的是氧化_______离子，其有关的离子方程式______________________。针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是______________。
（3）调pH=8是为了将_____________离子（从Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中选择）以氢氧化物沉淀的形式除去。滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，其有关的离子方程式是_____________________________________，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相应的沉淀, 其有关的离子方程式为________________________。
（4）试配平最后一步相关的氧化还原方程式：
_____Na₂Cr₂O₇ + ______SO₂ + _______ H₂O =" ______" Cr(OH)(H₂O)₅SO₄ + ______ Na₂SO₄，每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄时，该反应中转移的电子数为__________。

某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:

（1）吸收池中饱和K₂CO₃溶液吸收CO₂的离子方程式是                          。
（2）流程示意图中循环使用的物质是                        。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是         (填字母序号)

（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl^- 和CrO₄^2- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO₃溶液时，首先产生沉淀的阴离子是      (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10^-10，Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10^-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO₂(s) ＋H₂O(l) = Zn(OH)₂(s) ＋Mn₂O₃(s) ，该电池正极的电极反应式是                   。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是                            。

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ZnSO_4·7H₂O和金属镉（Cd）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            ， 写出溶解过程中加快浸出速率和提高浸出率的两点措施：_______________________________，______________________________。
（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，要采取实验措施是：                              。

氧化铝(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。
（1）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                    。
（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是           （填序号）。
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al (s)+3O₂(g) =2Al₂O₃(s)   ΔH₁ =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)    ΔH₂ =" -521" kJ/mol
Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                            。
（4）氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为                                          。
（5）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g)Si₃N₄(s) + 12HCl(g)  △H＜0  
某温度和压强条件下，分别将0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密闭容器内，进行上述反应，5min达到平衡状态，所得Si₃N₄(s)的质量是5.60g。
①H₂的平均反应速率是         mol／(L·min)。
②若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，SiCl₄(g)的转化率应     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）298K时，K_sp[Ce(OH)₄]＝1×10^—29。Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝              。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce⁴⁺)小于1×10^－5mol·L^－1，需调节pH为     以上。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂·6H₂O的一种新工艺流程如下图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl₂＋H₂↑
②CoCl₂·6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为                                                         　                 。
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是               ；
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是          、          和过滤。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O需减压烘干的原因是                          　                。
（5）为测定产品中CoCl₂·6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是                                        （任写1点）。

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂。
（1）FeO₄^2-与水反应的方程式为：4FeO₄^2- + 10H₂O  4Fe(OH)₃ + 8OH^－+ 3O₂，
K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用是           和           。

（2）将适量K₂FeO₄配制成c(FeO₄^2-) ＝1.0×10^-3 mol·L^-1（1.0mmol·L^-1）的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2-)的变化，结果见图Ⅰ。题（1）中的反应为FeO₄^2-变化的主反应，该反应的△H    0。
（3）FeO₄^2-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法正确的是     （填字母）。
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．改变溶液的pH，当溶液由pH＝10降至pH＝4的过程中，HFeO₄^－的分布分数先增大后减小
C．向pH＝8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H₂FeO₄＋OH^－＝HFeO₄^－＋H₂O
D．pH约为2.5 时，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^－比例相当
（4）HFeO₄^－H⁺+FeO₄^2-的电离平衡常数表达式为K=___________________，其数值接近        （填字母）。
A．10^-2.5        B．10^-6      C．10^-7         D．10^-10
（5）25℃时，CaFeO₄的Ksp = 4.536×10^-9，若要使100mL，1.0×10^-3 mol·L^-1的K₂FeO₄溶液中的c(FeO₄^2- )完全沉淀，理论上至少要加入的Ca(OH)₂的物质的量为    mol，
完全沉淀后溶液中残留的c(FeO₄^2- )为______________。

【化学——选修2：化学与技术】
某矿石中除含SiO₂外，还有9.24% CoO、2.78% Fe₂O₃、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：

（1）在一定浓度的H₂SO₄溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为        小时，最佳的浸出温度为         ℃。

（2）请配平下列除铁的化学方程式：
Fe₂(SO₄)₃+ H₂O+ Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+  Na₂SO₄+  CO₂↑
（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO₄+2NaF=MgF₂↓+Na₂SO₄；
CaSO₄+2NaF=CaF₂↓+Na₂SO₄。已知K_SP(CaF₂)=1.11×10^-10、K_SP(MgF₂)=7.40×10^-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)=           。
（4）“沉淀”中含杂质离子主要有                    ；“操作X”名称为             。
（5）某锂离子电池正极是LiCoO₂，含Li⁺导电固体为电解质。充电时，Li⁺还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中，电池反应为LiCoO₂+ C₆CoO₂+ LiC₆。LiC₆中Li的化合价为     价。若放电时有1mole^－转移，正极质量增加   g。

【改编】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：
（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，下图表示的过滤操作中的一处错误是_______；过滤后的沉淀需要洗涤，则实验室进行沉淀洗涤的操作是                 。

（2）用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，检验滤液中不存在Fe^3＋的实验操作是_____________。
（3）已知K_sp(CuS)＝8.4×10^－45，K_sp(NiS)＝1.4×10^－24；在除铜镍的过程中，当Ni^2＋恰好完全沉淀 (此时溶液中c(Ni^2＋)＝1.0×10^－5mol/L)，溶液中Cu^2＋的浓度是      mol/L。
（4）工业上采用电解K₂MnO₄水溶液的方法来生产KMnO₄，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阴极的电极反应式                                   。
（5）下列各组试剂中，不能准确测定一定体积燃煤尾气中SO₂含量的是__________。(填编号)
a.NaOH溶液、酚酞试液            b.稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液
c.碘水、淀粉溶液                 d.氨水、酚酞试液
（6）除杂后得到的MnSO₄溶液可以通过             (填操作名称)。高锰酸钾与硫酸锰反应制备MnO₂的离子方程式为_____________。

(14分)BaCl₂·xH₂O是用途广泛的基础化工产品。我国目前主要是用盐酸和硫化钡(含少量Mg^2＋、Fe^3＋等)反应生产BaCl₂·xH₂O，工艺流程如图所示。请回答：

已知：室温时K_sp[Mg(OH)₂ ]=1.8×10^－11，K_sp[Fe(OH)₃ ]=4.0×10^－38
（1）反应I中生成的H₂S用足量氨水吸收，一定条件下向所得溶液中通人空气，又可得到单质硫并使吸收液再生，再生反应的化学方程式为_________。
（2）所得氯化钡粗液中含硫化合物(H₂S、HS^－等)影响产品质量，可鼓人预热后的空气吹出，预热空气的目的是_________；沉淀A的主要成分是_________。
（3）热空气吹除时会有部分HS^－转变为S₂O₃^2－，使产品仍不能达到纯度要求，可再行酸化脱硫，酸化脱硫时的离子方程式为_________。
（4）室温时，为使Mg^2＋、Fe^3＋完全沉淀(当溶液中离子浓度小于1×l0^－5mol时认为该离子完全沉淀)，应将溶液的pH调至_________(只列算式)以上。
（5）实验室测定产品中x的步骤如下：
①准确称取12.23 g BaCl₂·xH₂O样品，加入l00 mL稀盐酸加热溶解；
②边搅拌，边逐滴加入0.lmolH₂SO₄溶液，待BaSO₄完全沉淀，过滤，沉降后洗涤沉淀2—3次；
③将沉淀充分干燥后称量，质量为11.65 g，检验BaSO₄沉淀是否洗涤干净的方法是_______；经计算x的数值为_________。

碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 $Mn{O}_2$和 $H_{2}S{O}_4$，即可得到 $I_2$，该反应的还原产物为。
（2）上述浓缩液中含有 $I^{-}$、 $C{l}^{-}$等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 $AgN{O}_3$溶液，当 $AgCl$开始沉淀时，溶液中 $\frac{c\left(I^{-}\right)}{c\left(C{l}^{-}\right)}$为：，已知 $Ksp\left(AgCl\right)$=1.8×10^-10， $Ksp\left(AgI\right)$=8.5×10^-17。
（3）已知反应 $2HI\left(g\right)=H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$的 $△H=+11KJ/mol$，1 $mol{H}_2\left(g\right)$、1 $mol{I}_2\left(g\right)$分子中化学键断裂时分别需要吸收436 $KJ$、151 $KJ$的能量，则1 $molHI\left(g\right)$分子中化学键断裂时需吸收的能量为 $KJ$。
（4） $Bodensteins$研究了下列反应： $2HI\left(g\right)$ $H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$

在716 $K$时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 $x\left(HI\right)$与反应时间 $t$的关系如下表：

$t/min$	0	20	40	60	80	120
$x\left(HI\right)$	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
$x\left(HI\right)$	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：。
②上述反应中，正反应速率为 $V$_正= $K$_正· $x^2\left(HI\right)$，逆反应速率为 $V$_逆= $K$_逆· $x\left(H_2\right)·x\left(I_2\right)$，其中 $K$_正、 $K$_逆为速率常数，则 $K$_逆为(以 $K$和 $K$_正表示)。若 $K$_正 = 0.0027 $mi{n}^{-1}$，在 $t$=40 $min$时， $V$_正= $mi{n}^{-1}$

③由上述实验数据计算得到 $V$_正~ $x\left(HI\right)$和 $V$_逆~ $x\left(H_2\right)$的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为（填字母）

在工农业生产和科学研究中，许多重要的化学反应需要在水溶液中进行，试分析并回答以下问题：
（1）向体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L^-1盐酸和醋酸溶液中分别滴加0.1 mol·L^-1 NaOH溶液。随加入的NaOH溶液体积的增加，溶液pH的变化如下图所示：

①用NaOH溶液滴定醋酸溶液的曲线是__________________（填“I”或“Ⅱ”）；
②实验前，上述三种溶液中由水电离出的c（H⁺）最大的是______________溶液（填化学式）；
③图中V₁和V₂大小的比较：V₁_____V₂（填“>”、“<”或“=”）；
④图I中M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是：
______>______>______>________（用离子的物质的量浓度符号填空）。
（2）为了研究沉淀溶解平衡，某同学查阅资料并设计了如下实验（相关数据测定温度及实验环境均为25℃）：

资料：AgSCN是白色沉淀；K_sp（AgSCN）=1.0×10^-12；K_sp（AgI）=8.5×10^-17
①步骤2中溶液变红色，说明溶液中存在SCN^-，该离子经过步骤1中的反应，在溶液中仍然存在，原因是：_____________（用必要的文字和方程式说明）；
②该同学根据步骤3中现象a推知，加入的AgNO₃与步骤2所得溶液发生了反应，则现象a为________（至少答出两条明显现象）；
③写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式：K=______________。

K₂CO₃有广泛的用途。
（1）钾肥草木灰中含有K₂CO₃、K₂SO₄、KCl等。将草木灰用水浸取，过滤、蒸发得浓缩液。
①该浓缩液呈碱性的原因用离子方程式表示为      。
②检验该浓缩液中Cl^－所用的试剂有        。

A．AgNO3溶液

B．硝酸

C．盐酸

D．Ba(NO3)2溶液

E．BaCl₂溶液
（2）工业上曾利用如下反应生产碳酸钾：K₂SO₄ + C + CaCO₃ → K₂CO₃+ X+ CO₂↑（未配平）
已知X为两种元素组成的化合物，则X的化学式为          ；反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为        。
（3）离子膜电解-炭化法是目前生产碳酸钾的常用的方法。
第一步：精制KCl溶液
粗KCl中含有Ca²⁺、Mg²⁺等离子，按以下流程精制：

已知：加入K₂CO₃后，溶液中部分Mg²⁺转化为MgCO₃沉淀。
K_sp[Mg(OH)₂]=5.6×10^－12，K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9，K_sp(MgCO₃)=6.8×10^－6。
①操作Ⅰ的名称是         。
②当加入KOH后，溶液中n(CO₃^2－)增大，主要原因是    。
第二步：电解精制后的KCl溶液制取KOH，其它产物制取盐酸。
第三步：将KOH与CO₂反应转化为KHCO₃，再将KHCO₃分解得到产品。
③离子膜电解-炭化法的整个过程中，可以循环利用的物质有    。