高中化学难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质实验题

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[ $c_{0} (M n +) = 0.1 m o l \cdot L^{- 1}$ ]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 $M n O_{2}$ 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 $M g F_{2}$ 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 $L i N i_{x} C o_{y} M n_{z} O_{2}$ ，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x = y = \frac{1}{3}$ 时， z=________。

来源：2019年全国统一高考理综试卷（全国Ⅲ卷）化学部分

题型：未知
难度：未知

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硫代硫酸钠晶体（ $N a_{2} S_{2} O_{3} \cdot 5 H_{2} O ， M = 248 g \cdot m o l^{- 1}$ ）可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：

（1）已知： $K_{s p} (B a S O_{4}) = 1.1 \times 10^{- 10}$ ， $K_{s p} (B a S_{2} O_{3}) = 4.1 \times 10^{- 5}$ 。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 $H_{2} S O_{4}$ 、 $B a C l_{2}$ 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 $1.2000 g$ 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 $100 m L$ 的________中，加蒸馏水至________。

②滴定：取 $0.00950 m o l \cdot L^{- 1}$ 的 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ 标准溶液 $20.00 m L$ ，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应： $C r_{2} {O_{7}}^{2 -} + 6 I^{-} + 14^{H +} = 3 I_{2} + 2 C r^{3 +} + 7 H_{2} O$ 。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应： $I_{2} + 2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} = S_{4} {O_{6}}^{2 -} + 2 I^{-}$ 。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 $24.80 m L$ ，则样品纯度为________%（保留1位小数）。

来源：2018年全国统一高考理综试卷（全国Ⅲ卷）化学部分

题型：未知
难度：未知

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$L i_{4} T i_{3} O_{12}$ 和 $L i F e P O_{4}$ 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 $F e T i O_{3}$ ，还含有少量MgO、 $S i O_{2}$ 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 $T i O C {l_{4}}^{2 ﹣}$ 形式存在，写出相应反应的离子方程式________．

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

T i O_{2} • x H_{2} O

温度/℃	30	35	40	45	50
92	95	97	93	88

分析40℃时 $T i O_{2} • x H_{2} O$ 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 $c （ M g^{2 +} ） = 0.02 m o l • L^{﹣ 1}$ ，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）． $F e P O_{4}$ 、 $M g_{3} （ P O_{4} ）_{2}$ 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 $L i F e P O_{4}$ 的化学方程式________．

来源：2017年全国统一高考理综试卷（新课标Ⅰ卷）化学部分

题型：未知
难度：未知

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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 $N a C l O_{2}$ 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） $N a C l O_{2}$ 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， $N a C l O_{2}$ 溶液浓度为 $5 \times 10^{﹣ 3} m o l • L^{﹣ 1}$ ．反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表．

离子	$S O 4^{2 ﹣}$	$S {O_{3}}^{2 ﹣}$	$N {O_{3}}^{﹣}$	$N {O_{2}}^{﹣}$	$C l^{﹣}$
c/ $（ m o l • L^{﹣ 1} ）$	$8.35 \times 10^{﹣ 4}$	$6.87 \times 10^{﹣ 6}$	$1.5 \times 10^{﹣ 4}$	$1.2 \times 10^{﹣ 5}$	$3.4 \times 10^{﹣ 3}$

①写出 $N a C l O_{2}$ 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， $N a C l O_{2}$ 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 $C l O_{2}^{﹣} + 2 S {O_{3}}^{2} ﹣ ═ 2 S {O_{4}}^{2 ﹣} + C l^{﹣}$ 的平衡常数K表达式为________．

（4）如果采用 $N a C l O$ 、 $C a （ C l O_{2})$ 替代 $N a C l O_{2}$ ，也能得到较好的烟气脱硫效果．

①从化学平衡原理分析， $C a （ C l O ）_{2}$ 相比 $N a C l O$ 具有的优点是________．

②已知下列反应：

$S O_{2} （ g ） + 2 O H^{﹣} （ a q ） ═ S {O_{3}}^{2 ﹣} （ a q ） + H_{2} O （ 1 ） △ H_{1}$

$C l O^{﹣} （ a q ） + S O_{3}^{2 ﹣} （ a q ） ═ S O_{4}^{2 ﹣} （ a q ） + C l^{﹣} （ a q ） △ H_{2}$

$C a S O_{4} （ s ） ═ C a^{2 +} （ a q ） + S O_{4}^{2 ﹣} （ a q ） △ H_{3}$

则反应 $S O_{2} （ g ） + C a^{2 +} （ a q ） + C l O^{﹣} （ a q ） + 2 O H^{﹣} （ a q ） ═ C a S O_{4} （ s ） + H_{2} O （ l ） + C l^{﹣}$ （aq）的△H=________．

来源：2016年全国统一高考理综试卷（新课标Ⅲ卷）（化学部分）

题型：未知
难度：未知

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元素铬(Cr)在溶液中主要以 ${Cr}^{3 +}$ (蓝紫色)、 $Cr (OH)_{4}^{-}$ (绿色)、 ${Cr}_{2} O_{7}^{2 -}$ (橙红色)、 ${CrO}_{4}^{2 -}$ (黄色)等形式存在, $Cr (OH)_{3}$ 为难溶于水的灰蓝色固体, 回答下列问题：

（1） ${Cr}^{3 +}$ 与 ${Al}^{3 +}$ 的化学性质相似，在 ${Cr}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 溶液中逐滴加入 $NaOH$ 溶液直至过量, 可观察到的现象是。

（2） ${CrO}_{4}^{2 -}$ 和 ${Cr}_{2} O_{7}^{2 -}$ 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 $1.0 mol ∙ L^{- 1}$ 的 ${{Na}_{2} CrO}_{4}$ 溶液中 $c ({Cr}_{2} O_{7}^{2 -})$ 随 $c (H^{+})$ 的变化如图所示。

①用离子方程式表示 ${{Na}_{2} CrO}_{4}$ 溶液中的转化反应____________。

②由图可知，溶液酸性增大， ${CrO}_{4}^{2 -}$ 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 ${CrO}_{4}^{2 -}$ 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 ${K_{2} CrO}_{4}$ 为指示剂，以 $Ag {NO}_{3}$ 标准溶液滴定溶液中的Cl ⁻，利用Ag ⁺与 ${Cro}_{4}^{2 -}$ 生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 ${Cl}^{-}$ 恰好完全沉淀(浓度等于 $1.0 \times 10^{- 5} mol ∙ L^{- 1}$ )时，溶液中 $c ({Ag}^{+})$ 为_______ $mol ∙ L^{- 1}$ ，此时溶液中 $c ({CrO}_{4}^{2 -})$ 等于__________ $mol ∙ L^{- 1}$ 。(已知 ${Ag}_{2} {CrO}_{4}$ 、 $AgCl$ 的 $K_{sp}$ 分别为 $2.0 \times 10^{- 12}$ 和 $2.0 \times 10^{- 10}$ )。