高中化学探究沉淀溶解试题

某蓄电池反应为NiO₂＋Fe＋2H₂OFe(OH)₂＋Ni(OH)₂
（1）该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是       （填下列字母），放电时生成Fe(OH)₂的质量18 g，则外电路中转移的电子数是             。

A．NiO2

B．Fe

C．Fe(OH)2

D．Ni(OH)2

（2）为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与该蓄电池这样的直流电源的      极（填“正”或“负”）相连。
（3）以该蓄电池做电源，用下图所示装置，在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示                                  。

（4）精炼铜时，粗铜应与直流电源的        极（填“正”或“负”）相连，精炼过程中，电解质溶液中c(Fe^2＋)、c(Zn^2＋)会逐渐增大而影响进一步电解，甲同学设计如下除杂方案：

已知各离子沉淀时的情况如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀时的pH	2.3	7.5	5.6	6.2
完全沉淀时的pH	3.9	9.7	6.4	8.0

则加入H₂O₂的目的是                                                  ，
发生反应的离子方程式为         。乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点      （填“正确”或“不正确”），理由是                              。

重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下图。涉及的主要反应是6FeO·Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O。

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用                                                 。
（2）反应器①中除发生题中所给反应外，请写出其他两个化学方程式（要求两个反应中反应物均不相同）              ；              。③中调节PH=7-8所得滤渣为         、         。
（3）从平衡角度分析④中酸化的原理                                           ；
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KCl能得到K₂Cr₂O₇晶体的原因是                。
（5）称取重铬酸钾试样2．500g配成250mL溶液，取出25．00mL于碘量瓶中，向其中加入10mL2mol/ LH₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺)，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2—＝2I^—+S₄O₆^2—）
①判断达到滴定终点的依据是                                           ；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40．00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为（设整个过程中其它杂质不参加反应）         （保留2位有效数字）。

（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。

25 ℃时，在含有Pb^2＋、Sn^2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb^2＋(aq)Sn^2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb^2＋)和c(Sn^2＋)变化关系如图所示。下列判断正确的是(    )

A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb^2^＋)增大

B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb^2^＋)变小

C．升高温度，平衡体系中c(Pb^2^＋)增大，说明该反应ΔH>0

D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

(14分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶 液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是        。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是                   (用电极反应式解释）溶液中同时生成的沉淀还有          。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知:①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是      ，pH控制在3. 4的作用是      。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=       。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？______________________
（5）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为     。

(15分)重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr^3＋，同时还含有少量的Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋和Mg^2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(>9溶解)

（1）氧化过程中可代替H₂O₂加入的试剂是________(填序号)。
A．Na₂O₂     B．HNO₃    C．FeCl₃     D．KMnO₄
（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是________；已知钠离子交换树脂的原理：M^n＋＋nNaR―→MR_n＋nNa^＋，此步操作被交换除去的杂质离子是__________。
A．Fe^3＋      B．Al^3＋      C．Ca^2＋      D．Mg^2＋
（3）还原过程中，每消耗0.8 mol Cr₂O转移4.8 mol e^－，该反应离子方程式为________________。
Ⅱ.酸性条件下，六价铬主要以Cr₂O形式存在，工业上常用电解法处理含Cr₂O的废水：
该法用Fe作电极电解含Cr₂O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃溶液。
（1）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是______________。
（2）电解时阳极附近溶液中Cr₂O转化为Cr^3＋的离子方程式为___________________。
（3）常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp＝1×10^－32，溶液的pH应为____时才能使c(Cr^3＋)降至10^－5 mol·L^－1。

(16分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO₂）、次氯酸的电离常数K_a分别为： 7.1×10^-4， 2.98×10^-8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c(H⁺)将      （填“不变”、“增大”、“减小”）；K_a值将（填“不变”、“增大”、“减小”）      。写出HNO₂、HClO、NaNO₂、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式                         。
（2）羟胺(NH₂OH) 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。已知NH₂OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH₃在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因        。
（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为          。
（4）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是          。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为          。
（5）若处理后的废水中c(PO₄^3－)＝4×10^－7 mol·L^－1，溶液中c(Ca²⁺)＝       mol·L^－1。（已知K_sp[Ca₃(PO₄)₂]=2×10^－29）
（6）某液氨-液氧燃料电池示意图如下，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗氨气的质量为      。（假设溶液电解前后体积不变）

CrO₃主要用于电镀工业，做自行车、仪表等日用五金电镀铬的原料。CrO₃具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示。

请回答下列问题：
（1）B点时剩余固体的化学式是____________。
（2）加热至A点时反应的化学方程式为______________________________。
（3）CrO₃具有两性，写出CrO₃溶解予KOH溶液的反应化学方程式____________________。
（4）三氧化铬还用于交警的酒精测试仪，以检查司机是否酒后驾车。若反应后红色的CrO₃变为绿色的Cr₂（SO₄）₃，酒精被完全氧化为CO₂，则其离子方程式为_______________。
（5）由于CrO₃和K₂Cr₂O₇均易溶于水，所以电镀废水的排放是造成铬污染的主要原因。某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如图：

①A为电源___________极，阳极区溶液中发生的氧化还原反应为________________________。
②已知电解后阳极区溶液中c（Fe^3＋）为2.0×10^－13 mol·L^－1，则c（Cr^3＋）为__________mol·L^－1。{已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Cr（OH）₃]＝6.0×10^－31}

氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有      、      （填化学式）。
（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：
①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是            （写出化学式）。
②“还原”阶段，SO₃^2－将Cu^2＋还原得[CuCl₂]^－，完成下列离子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+     ＝[CuCl₂]^－+     +    
③在稀释过程中存在下列两个平衡：
ⅰ.[CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ.CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
当[CuCl₂]^－完成转化时（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥    。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是     （写一点）。
（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L^－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并        后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先        ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式：                。

硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为CuCO₃•Cu(OH)₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

（1）步骤①中稀硫酸与CuSiO₃·2H₂O发生反应的化学方程式：                      ；
用离子方程式表示双氧水的作用_______________________________________。
（2）步骤②调节溶液pH选用试剂不可以是__________________
a．CuO        b．Cu (OH)₂         c．Cu₂(OH)₂CO₃          d．CuSO₄
（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氢氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

由上表可知当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______（填金属离子符号，后同），不能完全除去的离子是________。
（4）滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶、洗涤可以得到CuSO₄•5H₂O晶体。某同学认为上述操作会有硫酸铝晶体析出。请你结合相关数据，通过计算对该同学的观点予以评价       (填“正确”、“不正确”、或“无法判断”)
【已知常温下，Al₂(SO₄)₃饱和溶液中c(Al³⁺)=2.25mol/L，K_sp[Al(OH)₃]=3.2×10^-34】
（5）测定硫酸铜晶体（CuSO₄•5H₂O）里结晶水的含量，实验步骤为：a．研磨；b．称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量；c．灼烧；d．干燥器中冷却；e．称量；f．重复c至e的操作，直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止；⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量。
①步骤c用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、玻璃棒、      、      。
②步骤f的目的是                                                      。
③如灼烧后在空气中冷却再称量，结晶水的测定结果会____(填“偏高”、“低”或“不变”)

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：，已知转化过程中反应为：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．若用绿矾（FeSO4·7H2O）（M=278）作还原剂，处理1L废水，至少需要917．4g

B．溶液颜色保持不变，说明上述可逆反应达到达平衡状态

C．常温下转换反应的平衡常数K=1×10^14，则转化后所得溶液的pH=6

D．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

以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。

回答以下问题：
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H₂SO₄)＝      mol·L^－1。
（2）写出难溶物Ca₃（AsO₄)₂的K_sp表达式：K_sp[Ca₃（AsO₄)₂]＝     ，若混合溶液中Al³⁺、Fe^3＋的浓度均为1.0×10^－4mol·L^－1，c（AsO₄^3－)的最大是      mol·L^－1。
（3）工厂排放出的酸性废水中的三价砷（H₃AsO₃弱酸）不易沉降，可投入MnO₂先将其氧化成五价砷（H₃AsO₄弱酸），写出该反应的离子方程式                   。
（4）在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca₃（AsO₄)₂形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为        ；
②Ca₃（AsO₄)₂在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为                      。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0．01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2．7	7．6	7．6	4．0	7．7
完全沉淀	3．7	9．6	9．2	5．2	9．8

 
③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式___________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为                    。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂 的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2．0~2．5    B．3．0~3．5
C．4．0~4．5    D．5．0~5．5

CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂•6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等，还原性Fe^2＋>Cl^－>Co²⁺；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂•6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
回答下列问题：
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                             。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                       ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                        。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为           、             。
（4）“操作1”中包含的基本实验操作，它们依次是         和过滤、减压烘干。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是              ；其使用的最佳pH范围是                 。．

A．2.0～2.5       B．3.0～3.5
C．4.0～4.5        D．5.0～5.5

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                                                                                                                                  。