高中化学难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质试题

下列有关电解质溶液的说法正确的是（ ）

A．	向 $0.1mol•L^{﹣1}C{H}_{3}COOH$ 溶液中加入少量水，溶液中 $\frac{c\left(H^{+}\right)}{c\left(C{H}_3\mathit{COOH}\right)}$ 减小
B．	将 $C{H}_{3}COONa$ 溶液从20℃升温至30℃，溶液中 $\frac{c\left(C{H}_3\mathit{CO}{O}^{-}\right)}{c\left(C{H}_3\mathit{COOH}\right)·c\left(O{H}^{-}\right)}$ 增大
C．	向盐酸中加入氨水至中性，溶液中 $\frac{c\left(N{H_4}^{+}\right)}{c\left(C{l}^{-}\right)}$ >1
D．	向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量 $AgN{O}_3$ ， 溶液中 $\frac{c\left(C{l}^{-}\right)}{c\left(B{r}^{-}\right)}$ 不变

磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有 $\mathit{Ti}{O}_2$ 、 $\mathit{Si}{O}_2$ 、 $A{l}_2{O}_3$ 、 $\mathit{MgO}$ 、 $\mathit{CaO}$ 以及少量的 $F{e}_2{O}_3$ 。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表

金属离子	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$C{a}^{2+}$
开始沉淀的pH	2.2	3.5	9.5	12.4
沉淀完全     $（c＝1.0\times 10^{﹣5}\mathit{mol}{L}^{﹣1}）$ 的pH	3.2	4.7	11.1	13.8

回答下列问题：

（1）"焙烧"中， $\mathit{Ti}{O}_2$ 、 $\mathit{Si}{O}_2$ 几乎不发生反应， $A{l}_2{O}_3$ 、 $\mathit{MgO}$ 、 $\mathit{CaO}$ 、 $F{e}_2{O}_3$ 转化为相应的硫酸盐。写出 $A{l}_2{O}_3$ 转化为 $N{H}_4\mathit{Al}（S{O}_4{）}_2$ 的化学方程式 　　。

（2）"水浸"后"滤液"的 $\mathit{pH}$ 约为2.0，在"分步沉淀"时用氨水逐步调节 $\mathit{pH}$ 至11.6，依次析出的金属离子是 　　。

（3）"母液①"中 $M{g}^{2+}$ 浓度为 　　 $\mathit{mol}•L^{﹣1}$ 。

（4）"水浸渣"在 $160℃$ "酸溶"，最适合的酸是 　　。"酸溶渣"的成分是 　　、 　　。

（5）"酸溶"后，将溶液适当稀释并加热， $\mathit{Ti}{O}^{2+}$ 水解析出 $\mathit{Ti}{O}_{2}x{H}_{2}O$ 沉淀，该反应的离子方程式是 　　。

（6）将"母液①"和"母液②"混合，吸收尾气，经处理得 　　，循环利用。

硫代硫酸钠晶体（ $N{a}_2{S}_2{O}_3·5H_{2}O，M=248g·mo{l}^{-1}$ ）可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：   

（1）已知： $K_{sp}\left(BaS{O}_4\right)=1.1\times {10}^{-10}$ ， $K_{sp}\left(Ba{S}_2{O}_3\right)=4.1\times {10}^{-5}$ 。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：

试剂：稀盐酸、稀 $H_{2}S{O}_4$ 、 $BaC{l}_2$ 溶液、 $N{a}_{2}C{O}_3$ 溶液、 $H_2{O}_2$ 溶液

（2）利用 $K_{2}C{r}_2{O}_7$ 标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下：

①溶液配制：称取 $1.2000g$ 某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解，完全溶解后，全部转移至 $100mL$ 的________中，加蒸馏水至________。

②滴定：取 $0.00950mol·L^{-1}$ 的 $K_{2}C{r}_2{O}_7$ 标准溶液 $20.00mL$ ，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应： $C{r}_2{O_7}^{2-}+6I^{-}+{14}^{H+}=3I_2+2C{r}^{3+}+7H_{2}O$ 。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应： $I_2+2S_2{O_3}^{2-}=S_4{O_6}^{2-}+2I^{-}$ 。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液________，即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为 $24.80mL$ ，则样品纯度为________%（保留1位小数）。

煤燃烧排放的烟含有 $S{O}_2$ 和 $N{O}_x$ ， 形成酸雨、污染大气，采用 $NaCl{O}_2$ 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝．回答下列问题：

（1） $NaCl{O}_2$ 的化学名称为________．

（2）在鼓泡反应器中通入含 $S{O}_2$ 、 $N{O}_x$ 的烟气，反应温度323K， $NaCl{O}_2$ 溶液浓度为 $5\times {10}^{﹣ 3}mol•L^{﹣ 1}$ ． 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表．

离子	$SO{4}^{2 ﹣}$	$S{O_3}^{2 ﹣}$	$N{O_3}^{﹣}$	$N{O_2}^{﹣}$	$C{l}^{﹣}$
c/ $（mol•L^{﹣1}）$	$8.35\times {10}^{﹣4}$	$6.87\times {10}^{﹣6}$	$1.5\times {10}^{﹣4}$	$1.2\times {10}^{﹣5}$	$3.4\times {10}^{﹣3}$

①写出 $NaCl{O}_2$ 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式________．增加压强，NO的转化率________（填"提高"、"不变"或"降低"）．

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________（填"增大"、"不变"或"减小"）．

③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率（填"大于"或"小于"）原因是除了 $S{O}_2$ 和NO在烟气中初始浓度不同，还可能是________．

（3）在不同温度下， $NaCl{O}_2$ 溶液脱硫、脱硝的反应中 $S{O}_2$ 和NO的平衡分压 $p_0$ 如图所示．

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______（填"增大"、"不变"或"减小"）．

②反应 $Cl{O}_2{ }^{﹣}+2S{O_3}^2 ﹣═2S{O_4}^{2 ﹣}+C{l}^{﹣}$ 的平衡常数K表达式为________．

（4）如果采用 $NaClO$ 、 $Ca（Cl{O}_2)$ 替代 $NaCl{O}_2$ ，也能得到较好的烟气脱硫效果．

①从化学平衡原理分析， $Ca（ClO{）}_2$ 相比 $NaClO$ 具有的优点是________．

②已知下列反应：

$S{O}_2（g）+2OH{ }^{﹣}（aq）═S{O_3}^{2 ﹣}（aq）+H_{2}O（1）△H_1$

$ClO{ }^{﹣}（aq）+S{O}_{ 3}{ }^{2 ﹣}（aq）═SO{ }_4{ }^{2 ﹣}（aq）+C{l}^{ ﹣}（aq）△H{ }_2$

$CaS{O}_4（s）═Ca{ }^{2+}（aq）+S{O}_{ 4}{ }^{2 ﹣}（aq）△H{ }_3$

则反应 $S{O}_2（g）+C{a}^{2+}（aq）+Cl{O}^{﹣}（aq）+2O{H}^{﹣}（aq）═CaS{O}_4（s）+H_{2}O（l）+C{l}^{﹣}$ （aq）的△H=________．

已知相同温度下， $K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{BaS}{O}_4\right)<K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{BaC}{O}_3\right)$ 。某温度下，饱和溶液中 $-\mathit{lg}\left[c\left(S{O}_4^{2-}\right)\right]$ 、 $-\mathit{lg}\left[c\left(C{O}_3^{2-}\right)\right]$ 与 $-\mathit{lg}\left[c\left(B{a}^{2+}\right)\right]$ 的关系如图所示。

下列说法正确的是（    ）

A．	曲线①代表 $\mathit{BaC}{O}_3$ 的沉淀溶解曲线
B．	该温度下 $\mathit{BaS}{O}_4$ 的 $K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{BaS}{O}_4\right)$ 值为 $1.0\times 10^{-10}$
C．	加适量 $\mathit{BaC}{l}_2$ 固体可使溶液由a点变到b点
D．	$c\left(B{a}^{2+}\right)=10^{-5.1}$ 时两溶液中 $\frac{c\left(S{O}_4^{2-}\right)}{c\left(C{O}_3^{2-}\right)}=10^{y_2-y_1}$

绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）

A．	图中a和b分别为 $T{ }_1$ 、 $T{ }_2$ 温度下CdS在水中的溶解度
B．	图中各点对应的 $Ksp$ 的关系为： $Ksp\left(m\right)= Ksp\left(n\right)< Ksp\left(p\right)< Ksp\left(q\right)$
C．	向m点的溶液中加入少量 $N{a}_{2}S$ 固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D．	温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动

元素铬(Cr)在溶液中主要以 ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ (蓝紫色)、 $\mathrm{Cr}(\mathrm{OH}{)}_4^{-}$ (绿色)、 ${\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7{}^{2-}$ (橙红色)、 ${\mathrm{CrO}}_4{}^{2-}$ (黄色)等形式存在, $\mathrm{Cr}(\mathrm{OH}{)}_3$ 为难溶于水的灰蓝色固体, 回答下列问题：

（1） ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ 与 ${\mathrm{Al}}^{3+}$ 的化学性质相似，在 ${\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3$ 溶液中逐滴加入 $\mathrm{NaOH}$ 溶液直至过量, 可观察到的现象是              。

（2） ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 和 ${\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}$ 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 $1.0\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ 的 ${{\mathrm{Na}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 溶液中 $c\left({\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}\right)$ 随 $c\left({\mathrm{H}}^{+}\right)$ 的变化如图所示。

①用离子方程式表示 ${{\mathrm{Na}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 溶液中的转化反应____________。

②由图可知，溶液酸性增大， ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 的平衡转化率__________(填"增大"减小"或"不变")。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。

③升高温度，溶液中 ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 的平衡转化率减小，则该反应的 $△H$ _________(填"大于""小于"或"等于")。

（3）在化学分析中采用 ${{\mathrm{K}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 为指示剂，以 $\mathrm{Ag}{\mathit{NO}}_3$ 标准溶液滴定溶液中的Cl ⁻，利用Ag ⁺与 ${\mathrm{Cro}}_4^{2-}$ 生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 ${\mathrm{Cl}}^{-}$ 恰好完全沉淀(浓度等于 $1.0\times {10}^{-5}\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ )时，溶液中 $\mathrm{c}\left({\mathrm{Ag}}^{+}\right)$ 为_______ $\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ ，此时溶液中 $c\left({\mathrm{CrO}}_4^{2-}\right)$ 等于__________ $\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ 。(已知 ${\mathrm{Ag}}_2{\mathrm{CrO}}_4$ 、 $\mathrm{AgCl}$ 的 ${\mathrm{K}}_{\mathrm{sp}}$ 分别为 $2.0\times {10}^{-12}$ 和 $2.0\times {10}^{-10}$ )。

（4）+6价铬的化合物毒性较大，常用 ${\mathrm{NaHSO}}_3$ 将废液中的 ${\mathrm{CrO}}_7^{2-}$ 还原成 ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ ，反应的离子方程式为______________。

在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入 $\text{Cu}$ 和 $\text{CuS}{\text{O}}_4$ ，生成 $\text{CuCl}$ 沉淀从而除去 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是（    ）

A． $K_{\text{sp}}(\mathit{CuCl})$ 的数量级为 $10^{-7}$

B．除 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 反应为 $\text{Cu+C}{\text{u}}^{\text{2+}}\text{+2C}{\text{l}}^{-}\text{=2CuCl}$

C．加入 $\text{Cu}$ 越多， $\text{C}{\text{u}}^{+}$ 浓度越高，除 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 效果越好

D． $\text{2C}{\text{u}}^{+}\text{=C}{\text{u}}^{\text{2+}}\text{+Cu}$ 平衡常数很大，反应趋于完全

HA是一元弱酸，难溶盐 $\mathit{MA}$ 的饱和溶液中 $c（M^{+}）$ 随 $c（H^{+}）$ 而变化， $M^{+}$ 不发生水解。实验发现， $298K$ 时 $c^2（M^{+}\mathit{）～}c（H^{+}）$ 为线性关系，如图中实线所示。下列叙述错误的是（　　）

A．	溶液 $\mathit{pH}＝4$ 时， $c（M^{+}\mathit{）＜}3.0\times 10^{﹣4}\mathit{mol}{L}^{﹣1}$
B．	$\mathit{MA}$ 的溶度积 $K_{\mathit{sp}}（\mathit{MA}\mathit{）＝}5.0\times 10^{﹣8}$
C．	溶液 $\mathit{pH}＝7$ 时， $c（M^{+}）+c（H^{+}\mathit{）＝}c（A^{﹣}）+c（O{H}^{﹣}）$
D．	HA的电离常数 $K_a（\mathit{HA}）\approx 2.0\times 10^{﹣4}$

用 $0.100mol·L^{-1}AgN{O}_3$ 滴定 $50.0mL0.0500mol·L^{-1}C{l}^{-}$ 溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是（  ）

A．	根据曲线数据计算可知 $K_{sp}\left(AgCl\right)$ 的数量级为 ${10}^{-10}$	B．	曲线上各点的溶液满足关系式 $c\left(A{g}^{+}\right)· c\left(C{l}^{-}\right)= K_{sp}\left(AgCl\right)$
C．	相同实验条件下，若改为 $0.0400mol·L^{-1}C{l}^{-}$ ， 反应终点c移到a	D．	相同实验条件下，若改为 $0.0500mol·L^{-1}B{r}^{-}$ ， 反应终点c向b方向移动

由下列实验及现象不能推出相应结论的是（ ）

	实验	现象	结论
A．	向 $\mathit{2}mL\mathit{0}\mathit{.}\mathit{1}\mathit{mol}\cdot L^{-1}$ 的 $\text{FeC}{\text{l}}_3$ 溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液	黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变	还原性：     $\text{Fe>F}{\text{e}}^{2+}$
B．	将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满 $C{O}_2$ 的集气瓶	集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生	$C{O}_2$ 具有氧化性
C．	加热盛有少量 $N{H}_{4}HC{O}_3$ 固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸	石蕊试纸变蓝	$N{H}_{4}HC{O}_3$ 显碱性
D．	向2支盛有 $2mL$ 相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的 $NaCl$ 和 $NaI$ 溶液	一只试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象	$K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgI})<K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgCl})$

用软锰矿（主要成分为MnO₂，含少量Fe₃O₄、Al₂O₃ ）和BaS制备高纯MnCO₃的工艺流程如图：

已知：MnO₂是一种两性氧化物； 25℃时相关物质的K_sp见下表。

物质	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mn（OH）2
Ksp	1×10^﹣^16.3	1×10^﹣^38.6	1×10^﹣^32.3	1×10^﹣^12.7

回答下列问题：

（1）软锰矿预先粉碎的目的是　　，MnO₂ 与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为　　。

（2）保持BaS投料量不变，随MnO₂与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba（OH）₂的量达到最大值后会减小，减小的原因是　　。

（3）滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到　　操作中 （填操作单元的名称）。

（4）净化时需先加入的试剂X为　　（填化学式），再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为　　（当溶液中某离子浓度c≤1.0×10^﹣5mol•L^﹣1时，可认为该离子沉淀完全）。

（5）碳化过程中发生反应的离子方程式为　　。

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_0(Mn+)=0.1mol·L^{-1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M{n}^{2+}$	$F{e}^{2+}$	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$Z{n}^{2+}$	$N{i}^{2+}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。    

（2）"氧化"中添加适量的 $Mn{O}_2$ 的作用是将________。    

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。    

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z{n}^{2+}$ 和 $N{i}^{2+}$ ， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $Mg{F}_2$ 沉淀除去 $M{g}^{2+}$ 。若溶液酸度过高， $M{g}^{2+}$ 沉淀不完全，原因是________。   

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。    

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $LiN{i}_{x}C{o}_{y}M{n}_z{O}_2$ ， 其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x=y=\frac{1}{3}$ 时， z=________。    

$L{i}_{4}T{i}_3{O}_{12}$ 和 $LiFeP{O}_4$ 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 $FeTi{O}_3$ ， 还含有少量MgO、 $Si{O}_2$ 等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）"酸浸"实验中，铁的浸出率结果如下图所示．由图可知，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为________．

（2）"酸浸"后，钛主要以 $TiOC{l_4}^{2﹣}$ 形式存在，写出相应反应的离子方程式________．

（3） $Ti{O}_2•x{H}_{2}O$ 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:

$Ti{O}_2•x{H}_{2}O$

温度/℃	30	35	40	45	50
92	95	97	93	88

分析40℃时 $Ti{O}_2•x{H}_{2}O$ 转化率最高的原因________．

（4） $L{i}_{2}T{i}_5{O}_{15}$ 中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为________．

（5）若"滤液②"中 $c（M{g}^{2+}）=0.02mol•L^{﹣1}$ ， 加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使 $F{e}^{3+}$ 恰好沉淀完全即溶液中 $c（F{e}^{3+}）=1.0\times {10}^{﹣5}$ ， 此时是否有 $M{g}_3（P{O}_4{）}_2$ 沉淀生成？________（列式计算）． $FeP{O}_4$ 、 $M{g}_3（P{O}_4{）}_2$ 的分别为 $1.3\times {10}^{﹣22}$ 、 $1.0\times {10}^{﹣24}$

（6）写出"高温煅烧②"中由FePO ₄制备 $LiFeP{O}_4$ 的化学方程式________．

某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO ₄•7H ₂O ）：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子	Ni ^2+	Al ^3+	Fe ^3+	Fe ^2+
开始沉淀时（c＝0.01 mol•L ^﹣ ^1）的pH 沉淀完全时（c＝1.0×10 ^﹣ ^5mol•L ^﹣ ^1）的pH	7.2 8.7	3.7 4.7	2.2 3.2	7.5 9.0

回答下列问题：

（1）"碱浸"中NaOH的两个作用分别是 　　。为回收金属，用稀硫酸将"滤液①"调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式 　　。

（2）"滤液②"中含有的金属离子是 　　。

（3）"转化"中可替代H ₂O ₂的物质是 　　。若工艺流程改为先"调pH"后"转化"，即 ，"滤液③"中可能含有的杂质离子为 　   。

（4）利用上述表格数据，计算Ni（OH） ₂的K _sp＝ 　　（列出计算式）。如果"转化"后的溶液中Ni ²⁺浓度为1.0mol•L ^{﹣ 1}，则"调pH"应控制的pH范围是 　　。

（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH．写出该反应的离子方程式 　　。

（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是 　　。