高中化学探究沉淀溶解试题

以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶解度/g	9×10^－4	1.7×10^－6	1.5×10^－4	3.0×10^－9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe^3＋，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe²⁺，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe^2＋氧化成Fe³⁺，调节溶液的pH=4，过滤结晶即可。
请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe^2＋、Fe^3＋都被转化为        (填名称)而除去。
（2）①中加入的试剂应选择             为宜。
（3）②中除去Fe^3＋所发生的总反应的化学方程式为                                  。
（4）下列关于方案③相关的叙述中不正确的是          （填字母）。
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
C．将Fe^2＋氧化为Fe^3＋的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
D．Cu^2＋可以大量存在于pH=4的溶液中
E．在pH>4的溶液中Fe^3＋能大量存在

一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡，已知：

25℃时，对于含Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄和CuSO₄各0．5 mol的1L混合溶液，根据上表数据断，下列说法不正确的是

A．在pH=5的溶液中．Fe^3^＋不能大量存在

B．混合溶液中c(SO4^2—)：[c(Fe^3^＋)：c(Fe^2^＋)：c(Cu^2^＋)]＞5：4

C．向混合溶液中逐滴加入0．1mol/LNaOH溶液，最先看到红褐色沉淀

D．向混合溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4过滤，可获较纯净的CuSO4溶液

蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工程如下：
Ⅰ.制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤，并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）
Ⅱ.提纯粗硫酸镁，将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1mol/LH₂O₂溶液，再调节溶液pH至7~8，并分离提纯。
Ⅲ.制取氢氧化镁，向步骤II所得溶液中加入过量氨水。
已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

请回答：
（1）步骤II中加入适量的0.1mol/LH₂O₂溶液的目的是                   ；可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是      （填字母序号）
A.MgO          B.Na₂CO₃      C．蒸馏水         D.NaOH ．
（2）工业上常以Mg²⁺的转化率为考查指标，确定步骤III制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。
其中，反应温度与Mg²⁺转化率的关系如图所示。
①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式为                 。根据图中所示50℃前温度与Mg²⁺转化率之间的关系，可判断此反应是         （填“吸热”或“放热”反应）

②图中，温度升高至50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是                            。

请按要求回答下列问题：
（1）将100mL 0.3mol·L^－1的NaHSO₄溶液和100mL 0.2mol·L^－1的Ba(OH)₂溶液充分混合，写出所发生反应的离子方程式：____________________________；
若向反应后的溶液中滴加2-3滴酚酞试液，则溶液的颜色变为__________________；
（2）某温度时，水的离子积常数K_W=10^－13，将此温度下pH=11的Ba(OH)₂溶液aL与pH=1的H₂SO₄溶液bL混合，设混合溶液体积为两者之和，所得固体体积忽略不计。若所得混合溶液为中性，则a：b=_________________
（3）已知在25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，且K_sp(AgX)＝1.8×10^－10，K_sp(AgY)＝1.0×10^－12，K_sp(AgZ)＝8.7×10^－17。则AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(mol/L)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为：____________________________；若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c(Y^－)________(填“增大”“减小”或“不变”)。

工业制备氯化铜时，将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右，慢慢加入粗CuO粉末(含杂质Fe₂O₃、FeO)，充分搅拌使之溶解，得一强酸性的混合溶液，现欲从该混合溶液中制备纯净的CuCl₂溶液[参考数据：pH≥9.6时，Fe^2＋完全水解成Fe(OH)₂；pH≥6.4时，Cu^2＋完全水解成Cu(OH)₂；pH≥3.7时，Fe^3＋完全水解成Fe(OH)₃]。请回答以下问题：
（1）第一步除Fe^2＋，能否直接调整pH＝9.6将Fe^2＋沉淀除去？______，理由是_________。
有人用强氧化剂NaClO将Fe^2＋氧化为Fe^3＋：
①加入NaClO后，溶液的pH变化是___________（填序号）；
A．一定增大                  B．一定减小
C．可能增大                  D．可能减小
②你认为用NaClO作氧化剂是否妥当？__________，理由是________________________________。
③现有下列几种常用的氧化剂，可用于除去该混合溶液中Fe^2＋的有_________（填序号）。
A．浓HNO₃        B．KMnO₄       C．Cl₂        D．O₂
（2）除去溶液中的Fe^3＋的方法是调整溶液的pH＝3.7，现有下列试剂均可以使强酸性溶液的pH调整到3.7，可选用的有__________（填序号）。
A．NaOH       B．氨水       C．Cu₂(OH)₂CO₃       D．Na₂CO₃

(16分)运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大。
（1）工业上以黄铜矿(主要成分：CuFeS₂，其中S为-2价)为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜。CuFeS₂中Fe的化合价为_____，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是_____(填写字母代号)。

A．溶解

B．过滤

C．蒸发结晶

D．灼烧

（2）Mg(OH)₂是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg(OH)₂，请结合平衡移动原理解释其原因_____。
（3）研究发现CuCl₂溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H₂O)₄²⁺、CuCl₄^2-，电解CuCl₂溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子____mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入________。
（4）以硼氢化合物NaBH₄(B元素的化合价为+3价)和H₂O₂作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO₂。其工作原理如图所示。电池放电时Na⁺由____(填写“a”或“b”，下同)极区移向___________极区，该电池的负极反应式为__________________________________。

下图表示的是难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度（S/mol·L^－1），下列说法中正确的是（   ）
 

A．pH＝3时溶液中铁元素的主要存在形式是Fe^3^＋

B．若Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co^2^＋杂质，可通过调节溶液pH的方法来除去

C．若分离溶液中的Fe^3^＋和Cu^2^＋，可调节溶液的pH在4左右

D．若在含有Cu^2^＋和Ni^2^＋的溶液中加入烧碱，Ni(OH)2优先沉淀

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为 减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

下列相关实验能达到预期目的的是(  )

	相关实验	预期目的
A	相同温度下，将等质量的大理石块、大理石粉末分别加入等体积、等浓度的盐酸和醋酸中，观察气泡产生的快慢	验证固体接触面积对化学反应速率的影响
B	可逆反应FeCl3(aq)+3KSCN(aq) Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)建立平衡后，在其它条件不变时，加入KCl固体，观察体系颜色的变化	验证浓度对化学平衡的影响
C	室温下，向BaSO4悬浊液中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，再向沉淀中加入盐酸，沉淀部分溶解	验证BaSO4和BaCO3Ksp的相对大小
D	相同温度下，两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液，向其中分别加入少量FeCl3固体和少量的MnO2固体	验证不同催化剂对H2O2分解速率的影响

 

电解质水溶液中可存在电离平衡，水解平衡，溶解平衡，依据所学回答下列问题。
（1）等物质的量浓度的下列四种溶液：①NH₃·H₂O ②(NH₄)₂SO₃③KHSO₃④K₂SO₃溶液中水的电离程度由大到小的排列顺序为________________(填序号)。
（2）体积相同、c(H⁺)相同的三种酸溶液①CH₃COOH；②HCl；③H₂SO₄分别与同浓度的NaOH溶液完全中和时，消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序是(填序号) _____________。将c(H⁺)相同的三种酸均加水稀释至原来的10倍，c(H⁺)由大到小的顺序为_____________(填序号)。
（3）已知，H⁺ (aq) + OH^－(aq) ="=" H₂O(l) ΔH =－57.3 kJ/mol。实验测得稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H₂O时放出57 kJ的热，则醋酸溶液中，醋酸电离的热化学方程式为____________。
（4）25℃时，NH₃·H₂O的电离常数为K_b=1.7×10^－3。0.1mol·L^－1NH₄Cl溶液的pH=a，则c(NH₄^＋)∶c(NH₃·H₂O)=_________(用含a的代数式表示)
（5）某化学研究性学习小组对电解质溶液作如下归纳总结(均在常温下)，其中正确的有(   )
①pH=1的强酸溶液，加水稀释后，溶液中各离子浓度一定都降低
②pH=2的盐酸与pH=13的NaOH溶液，按体积比9：1混合后的溶液pH为11
③pH相等的三种溶液：a．CH₃COONa；b．NaHCO₃；c．NaOH．其溶液物质的量浓度由小到大顺序为c、b、a
④NH₄HSO₄溶液中滴加NaOH溶液至溶液pH=7，则c(Na⁺)=2c(SO₄^2﹣)
⑤亚磷酸(H₃PO₃)是二元弱酸，所以Na₂HPO₃稀溶液一定呈碱性
⑥甲、乙两溶液都是强电解质，已知甲溶液的pH是乙溶液pH的两倍，则甲、乙两溶液等体积混合，混合液pH可能等于7．
⑦某二元酸在水中的电离方程式是H₂B═H⁺+HB^﹣；HB^﹣H⁺+B^2﹣，则0.1mol/L的Na₂B溶液中，c(Na⁺)=2c(B^2﹣)+2c(HB^﹣)
（6）25℃时K_sp[Mg(OH)₂]＝5.6×10^－12，K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20，
K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Al(OH)₃]＝1.1×10^－33。在25℃下，向浓度均为0.1mol·L^－1的AlCl₃和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成________沉淀(填化学式)。现向一定浓度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe^3＋刚好完全沉淀时，测定c(Al^3＋)＝0.2mol·L^－1。此时所得沉淀中________(填“还含有”或“不含有”)Al(OH)₃。

I．下表是不同温度下水的离子积数据：

温度/℃	25	t 1	t 2
水的离子积 KW	1×10^－14	1×10^－13	1×10^－12

试回答以下问题：
（1）25℃下，某 Na₂SO₄溶液中 c(SO₄^2-)＝5×10^－4 mol∙L^－1，取该溶液 1mL 加水稀释至10mL，则稀释后溶液中 c(Na^＋):c(OH^－)＝____________。
（2）在 t ₂℃下，将 a mol∙L^－1CH₃COOH 溶液与 b mol∙L^－1NaOH 溶液等体积混合反应后，溶液恰好呈中性，则该温度下 CH₃COOH 的电离常数 Ka=____________（用 a、b 表示）。
II．已知：25℃下，下列反应：①Ag⁺(aq)+2NH₃(aq) Ag(NH₃)₂⁺(aq) △H =" a" kJ∙mol^－1   K = c
②2Ag⁺(aq)+2OH^-(aq) Ag₂O(s)+H₂O(l) △H =" b" kJ∙mol^－1   K = d
（3）写出 Ag₂O溶于氨水（用 NH₃表示）生成银氨溶液[Ag(NH₃)₂⁺]的热化学方程式：_____________；
计算 25℃下，该反应的平衡常数（用 c、d 表示）K =____________________。
III．某镁盐溶液中含有杂质离子Cr^3＋，所含主要离子及其浓度如下表所示(H^＋和OH^－未列出)：

离子	Mg^2^＋	Cr^3^＋	Cl^－
浓度(mol/L)	0.5	0.01	a

已知 25℃时，Ksp[Cr(OH)₃]＝10^－32；Ksp[Mg (OH)₂]＝5×10^－11；操作过程中溶液体积的变化忽略不计。
（4）表格中的 a____________1.03(填“<”、“>”或“＝”)。
（5）除去杂质Cr^3＋离子，可加入MgO调节溶液 pH，理论上应调节 pH 的范围是_______________。
（6）溶液经除杂、过滤后，由滤液制取氯化镁晶体（MgCl₂∙6H₂O）的操作是___________________。

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－1 NaOH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^＋)

常温下，几种难溶电解质的溶度积和弱酸的电离常数如下表所示：

	CaSO4	CaCO3	MgCO3	Mg(OH)2	CuS	BaSO4	H2S	H2CO3[]
KSP或Ka	9.1х10^-6	2.8х10^-9	6.8х10^-6	1.8х10^-11	6.3х10^-36	1.1х10^-10	Ka1=1.3х10^-7 Ka2=7.1х10^-15	Ka1=4.4х10^-7 Ka2=4.7х10^-11

则下列说法不正确的是
A．相同温度、相同浓度的钠盐溶液的pH：Na₂S＞Na₂CO₃＞NaHS＞NaCl＞NaHSO₄
B．在NaHS溶液中滴加硫酸铜溶液，生成黑色沉淀：HS^－＋Cu^2＋===CuS↓＋H^＋
C．除去锅炉中的水垢时，通常先加入足量硫酸钠溶液，将碳酸钙转化成硫酸钙，然后再用酸液处理
D．在Mg(HCO₃)₂溶液中滴加澄清石灰水发生反应的离子方程式为Mg^2＋＋2HCO＋2Ca^2＋＋4OH^－===Mg(OH)₂↓＋2CaCO₃↓＋2H₂O

工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用水蒸汽加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉（含杂质氧化亚铁），充分搅拌，使之溶解，反应如下：
CuO + 2HCl＝CuCl₂ + H₂O ，FeO + 2HCl ＝ FeCl₂ + H₂O。
已知：pH≥9.6时，Fe²⁺以Fe（OH）₂的形式完全沉淀；
pH≥4.4时，Cu²⁺以Cu（OH）₂的形式开始沉淀； pH≥6.4时，Cu²⁺以Cu（OH）₂的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe³⁺以Fe（OH）₃的形式完全沉淀。
（1）为除去溶液中Fe²⁺，可采用的方法是                。
（2）工业上为除去溶液中的_________。溶液的pH变化是     。
（3）若此溶液只含Fe³⁺时，要调整pH在3～4之间，此时最好向溶液中加入         。
（4）已知溶液中c（Cu²⁺）与溶液pH的关系为lg c（Cu²⁺）＝8.6－2pH，若溶液中c（Cu²⁺）为1 mol/L，要保证此溶液中Cu²⁺刚好不发生Cu（OH）₂沉淀，则溶液pH应为___________，此时溶液中的铁离子能否沉淀完全_________（填“能”或“否”）。

有关硫化物的几个问题。
（1）H₂S在空气中可以燃烧。
已知：① 2H₂S(g) + O₂(g) 2S(s) + 2H₂O(g)  ΔH= －442.38 kJ/mol
②S(s) + O₂(g)  SO₂(g)  ΔH= －297.04 kJ/mol
H₂S(g)与O₂(g)反应产生SO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式是                      。
（2）SO₂是大气污染物，海水具有良好的吸收SO₂的能力，其过程如下。
① SO₂溶于海水生成H₂SO₃，H₂SO₃最终会电离出SO₃^2—，其电离方程式是           。
② SO₃^2—可以被海水中的溶解氧氧化为SO₄^2—。海水的pH会          （填“升高” 、“不变”或“降低”）。
③ 为调整海水的pH，可加入新鲜的海水，使其中的HCO₃^—参与反应，其反应的离子方程式是                   。
④ 在上述反应的同时需要大量鼓入空气，其原因是                 。
（3）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO₄溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝（CuS），用化学用语表示由ZnS转变为CuS的过程：           。