高中化学探究沉淀溶解试题

工业制硝酸经以下一系列反应：

请回答：
（1）写出反应④的化学方程式             ，实验室收集NO的方法是           。
（2）对于氮的化合物，下列说法不正确的是（选填序号字母）      。
a．氨可用作制冷剂
b．铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应能生成1mol NO₂
（3）已知：H₂（g）＋1/2 O₂（g）＝H₂O（g）  △H₁＝-241．8kJ/mol
N₂（g）＋ 3H₂（g）＝2NH₃（g）  △H₂＝-92．0kJ/mol
则34g氨气与氧气反应生成N₂（g）与H₂O（g）时，△H＝      kJ/mol。
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，写出该反应的化学方程式           。
（5）氨气是氮肥工业的重要原料，某化肥厂生产铵态氮肥（NH₄）₂SO₄的部分工艺流程如下：

向装有CaSO₄悬浊液的沉淀池中先通氨气，再通CO₂的原因（请从溶解度和溶解平衡角度分析）             。

某地煤矸石经预处理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________、_________________。
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）
（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为____________。
（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al（OH） ₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是____________________。
（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________。

下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C为无色气体单质，D为有色气体单质，E为金属单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系（反应中生成的水及次要产物均已略去）。

（1）写出有关物质的化学式：F________，H________。
（2）若反应①是在加热条件下进行，则A是________；若反应①是在常温条件下进行，则A是________。
（3）写出B与MnO₂共热获得D的化学方程式______________________________。
（4）B的稀溶液与AgNO₃溶液混合可形成沉淀AgX，已知K_sp（AgX）＝1.8×10^－10。将B的稀溶液与AgNO₃溶液等体积混合，若B的浓度为2×10^－4 mol·L^－1，则生成沉淀所需AgNO₃溶液的最小浓度为________mol·L^－1。若向AgX悬浊液中滴加KI溶液，观察到的现象是______________________________，沉淀能够发生转化的原因是_________________________________________。

硝酸铈铵[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如下：

（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受热易分解，某科研小组认为反应原理如下，请补充完整：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8_____↑；CeO₂·8OHCeO₂+ 4H₂O↑+2O₂↑。
在空气中加热（NH₄）₂Ce（NO₃）₆，除固体颜色有变化外，还可观察到的现象是_________。
（2）步骤Ⅰ中，将Ce（NO₃）₃·6H₂O配成溶液，保持pH到4~5，缓慢加入H₂O₂溶液搅拌混合均匀，再加入氨水调节溶液pH，得到Ce（OH）₄沉淀。该过程中参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。
（3）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。
（4）为了研究步骤Ⅲ的工艺条件，科研小组测定了（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度，结果如图。从图中可得出三条主要规律：

① （NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
② _____________________________________________；
③ _____________________________________________。

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)为了节约原料，硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为________ ；为了吸收该反应中产生的尾气，可选择的最佳装置是________(填序号)。

(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。
方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器N中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再使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烯硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO₄，再通入空气或氧气，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部转化为Fe(OH)₃沉淀(一般当铁离子的浓度下降到10^－5mol·L^－1时，就认为沉淀完全)，然后过滤、浓缩、结晶。
(已知：常温下，K_sp[Cu(OH)₂]＝10^－22，K_sp[Fe(OH)₃]＝10^－38)
请回答下列问题：
①方案1中仪器N的名称是________。
②方案2中为了使铁元素全部沉淀，应调节pH至少为________。
③方案2中甲物质可选用________(填序号)。

A．CaO

B．NaOH

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3 E．Fe2(SO4)3

④方案2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：___________________________________________。

硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为，同时含有等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图：

请回答下列问题：
（1）完成步骤①中稀硫酸与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选用的最佳试剂是__________________

A．

B．CuO

C．A12O3

D．

（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

由上表可知：当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______，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）、冷却结晶可以得到晶体。某同学认为上述操作会拌有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价（已知常温下，饱和溶液中mol______________。
（5）若要测定硫酸铜晶体中结晶水的含量，需要的仪器是酒精灯、托盘天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩埚钳、研钵、药匙、_________________。实验过程中硫酸铜晶体加热失水后在空中冷却后称量，则测定结果______________(填“偏高”、  “偏低”或“不变”)。   

随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)如图是在101 kPa、298 K条件下1 mol NO₂和1 mol CO反应生成1 mol CO₂和1 mol NO过程中能量变化示意图。

已知:N₂(g)+O₂(g)2NO(g)　ΔH="+179.5" kJ/mol
2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)　ΔH="-112.3" kJ/mol
则在298 K时,反应:2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)的ΔH=　　　。 

(2)将0.20 mol NO₂和0.10 mol CO 充入一个容积恒定为1 L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是　　　　(填序号)。 
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中再充入0.20 mol NO时,平衡向正反应方向移动,K值增大
c.升高温度后,K值减小,NO₂的转化率减小
d.向该容器内充入He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO₂在0～2 min时平均反应速率v(NO₂)=　　　　mol/(L·min)。 
③第4 min时改变的反应条件为　　　　(填“升温”或“降温”)。 
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=　　　　。若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060 mol,平衡将　　　　移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。 

(3)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极的反应式为                                                          ，当有0.25 mol SO₂被吸收,则通过质子(H⁺)交换膜的H⁺的物质的量为　　　　 。
(4)CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应,CaCO₃是一种难溶物质,其K_sp=2.8×10^-9。现将2×10^-4 mol/L的Na₂CO₃溶液与一定浓度的CaCl₂溶液等体积混合生成沉淀,计算应加入CaCl₂溶液的最小浓度为　　　　。

Ⅰ．沿海地区有着丰富的海水资源，海水中主要含有Na^＋、K^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、Cl^－、SO₄^2－、Br^－、CO₃^2－、HCO₃^－等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
（1）海水经过处理后可以得到无水氯化镁，无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式                                。
（2）某化工厂生产过程中会产生含有Cu^2＋和Pb^2＋的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，根据下列数据，你认为投入          （选填“Na₂S”或“NaOH”）效果更好。

难溶电解质	Cu(OH)2	CuS	Pb(OH)2	PbS
Ksp	4．8×10^－20	6．3×10^－36	1．2×10^－15	1．0×10^－28

 
（3）火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO₂会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：

①天然海水的pH≈8，试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因         （任写一个）。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO₂吸收效率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如图所示。

请你根据图示实验结果，就如何提高一定浓度含硫烟气中SO₂的吸收效率，提出一条合理化建议：   。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H₂SO₃、HSO₃^－等分子或离子，使用氧气将其氧化的化学原理是                  （任写一个化学方程式或离子方程式）。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是                        。
Ⅱ．能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(l)    H＝－570kJ/mol；
②H₂(g)+1/2O₂(g)＝H₂O(g)   H＝－242kJ/mol；
③C(s)+1/2O₂(g)＝CO(g)    H＝—110．5kJ/moL；
④C(s)+O₂(g)＝CO₂(g)       H＝—393．5kJ/moL；
⑤CO₂(g)+2H₂O(g)＝2CH₄(g)+2 O₂(g) H＝+890kJ/moL
回答下列问题
（1）上述反应中属于吸热反应的是               。
（2）H₂的燃烧热为△H＝               。
（3）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定，但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H₂O(g)＝H₂(g)+ CO(g)    H＝akJ/moL；则a＝        ；该反应的熵S        0(选填“＞”、“＝”、“＜”)；已知自由能G＝H—TS，当G＜0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
（4）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O^2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     。

A．负极的电极反应式为：CO+O^2—―2e^-＝CO₂
B．工作时电极b作正极，O^2—由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。
Ⅰ.铬化学丰富多彩.
（1）在常温下，铬能缓慢与稀硫酸反应，生成蓝色溶液。 与铜相比，其金属活泼性      （填“强”或“弱”）；
⑵Cr( OH)₃和Al( OH)₃类似，也是两性氢氧化物，在水中存在酸式和碱式电离平衡，其酸式电离方程式是                          ；
⑶工业上净化处理铬污染方法之一是：将含K₂Cr₂O₇酸性废水放人电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后，生成Cr(OH)₃和Fe(OH)₃沉淀除去(已知K_sP[ Fe(OH)₃]=4.0×10^-38，K_sP[Cr(OH)₃]=6.0×l0^-31)。已知电解后的溶液中c( Fe³⁺)为2.0×10^－13mol/L，则溶液中c(Cr³⁺)为            mol/L。
Ⅱ.物质A～H有如图所示转化关系(部分生成物未列出)。A、E、F、G均为气体，D为金属单质。

请回答下列问题：
（1）A的电子式为        D的化学式          ，C溶液的名称是                   。
（2）反应①的化学方程式为                              ；
反应③的离子方程式为                                  。

铜在工农业生产中有着广泛的用途。
（1）配制CuSO₄溶液时需加入少量稀H₂SO₄，其原因是          (只写离子方程式)。
（2）某同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究。
①图甲是根据反应Fe＋CuSO₄=Cu＋FeSO₄设计的原电池，请在图甲中的横线上完成标注。

②图乙中，I是甲烷燃料电池的示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜，则应在a处通入    (填“CH₄”或“O₂”)，b处电极上发生的电极反应式为         ；
若把II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.1 mol NaCl溶液400 mL，当阳极产生的气体为448 mL(标准状况下)时，溶液的pH= (假设溶液体积变化忽略不计)。
（3）电池生产工业废水中常含有毒的Cu^2＋等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去[室温下K_sp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2]。请结合离子方程式说明上述除杂的原理：当把FeS加入工业废水中后，              直至FeS全部转化为CuS沉淀，从而除去溶液中Cu^2＋。

下列溶液或浊液中，关于离子浓度的说法正确的是

A．一定浓度的氨水加水稀释的过程中，c(NH4^+)/ c(NH3·H2O)的比值减小

B．浓度均为0.1 mol·L^－1的Na2CO3、NaHCO3混合溶液中：c(CO3^2^－)＜ c(HCO3^－)，且3c(Na^＋)＝2[c(CO3^2^－)＋c(HCO3^－+ c(H2CO3)]

C．0.2 mol·L^－^1的醋酸（CH3COOH）溶液与0.1 mol·L^－^1NaOH溶液等体积混合后：c(CH3COO^－) + 2c(OH^－)＝c(CH3COOH) + 2c(H^+)

D．常温下，已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10^－10，Ksp(Ag2Cr2O4)＝2.0×10^－12，则Ag2CrO4悬浊液中的c(Ag^＋)一定小于AgCl悬浊液中的c(Ag^＋)

以天然气为原料合成氨是当下主流合成氨方式，其过程简示如下：

（1）甲烷脱硫的主要目的是                                                 。
（2）甲烷一次转化发生反应：CH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)  。
在20L的密闭容器中充入CH₄(g)、H₂O(g)各1mol,CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强P₁  （选填＞、＜、=）P₂；若3min后在150℃、压强为P₂时达到平衡，平均反应速率v(H₂)=           。

（3）传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气，用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用？                                                          。
铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液，可吸收H₂S、O₂、CO、CO₂等，该铜洗液吸收CO₂的化学方程式：                                   。
（4）n(N₂) ：n(H₂)="1" : 3原料气进入合成塔，控制反应条件之外采取什么措施提高原料气利用率？                                                                   。
（5）NaCl、NaBr、NaI混合溶液中滴入AgNO₃溶液至c(Ag⁺)="0.07" mol·L^-1，溶液中浓度比
c(Cl^-)：c(Br^-)：c(I^-) =       ：      ：1。

	AgCl	AgBr	AgI
Ksp	2×10^-10	5×10^-13	1×10^-16

 

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                      。

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
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）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总=    。
②若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为       。
（3）电化学降解NO^—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_________________。

（4）已知25 ℃时，电离常数K_a(HF)＝3．6×10^－4，溶度积常数K_sp(CaF₂)＝1．5×10^－10。现向1000 L 1．5×10^－2mol/L CaCl₂溶液中通入氟化氢气体，当开始出现白色沉淀时，通入的氟化氢为____________ mol(保留3位有效数字)。

锰的化合物是优良的催化剂，可用于干电池原料生产等。
（1）锌锰干电池的反应为2MnO₂ +Zn+2NH₄Cl ="2" MnO(OH) +Zn(NH₃)₂Cl₂，MnO(OH)中锰元素的化合价为____。
（2）向废电池还原后的废液（含有Mn²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等）中逐滴滴加Na₂S溶液，最先生成的沉淀为   （填化学式）。[已知K_sp(MnS)=1.4×10-^{1 5}，K_sp(ZnS)=2.9×10 ^-25，K_sp(FeS)=6．0×10^-18]
（3） Mn²⁺催化H₂O₂分解：2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+O₂(g)  △H₁，其反应机理如下：

①已知反应Ⅱ为MnO₂(s)+H₂O₂（1） +2H⁺( aq)=Mn²⁺(aq) +O₂(g)+2H₂O（1）  △H₂。写出反应I的热化学方程式（焓变用△H₁和△H₂表示）：               。
②某温度时，向10 mL0.4 mol．L^-1 H₂O₂液中滴入1滴MnSO₄发生分解：2H₂O₂ =2H₂O+O₂，测得不同时刻生成O₂的体积(已折算为标准状况下的体积)如下表：

0～2 min时反应速率比2～4 min时的快，其原因是_________；
0～6 min的平均反应速率v(H₂O₂)=                  （忽略溶液体积的变化）。
（4）锰基催化剂是合成甲醇、二甲醚的催化剂。已知：

①反应I的正反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。
②反应Ⅱ的平衡常数表达式为                        。