高中化学探究沉淀溶解试题

(13分)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质，并用来生产ZnSO₄·6H₂O晶体，其工艺流程如下，有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Zn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	8.0

（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有________。
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是_____。为使Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，而Zn（OH）₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为______。为控制上述pH范围可选择加入的试剂或药品是________。
A．ZnO        B．氨水        C．固体NaOH        D．ZnCO₃
（3）在“除杂Ⅱ”步骤中，加入Zn粉的作用是_______。“操作A”的名称是_______。
（4）常温下，已知Ksp〔Cu（OH）₂〕=2×10^-20，某CuSO₄溶液里c（Cu²⁺）=0.02mol/L，如果要生成Cu（OH）₂沉淀，则应调整溶液pH大于___________。

欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O^2-₇转化为Cr（OH）₃沉淀除去。已知：

（1）某含铬废水处理的主要流程如图所示：

①沉池中加入的混凝剂是K₂SO₄·Al₂（SO₄）₃·24H₂O，用离子方程式表示其反应原理
                     。
②反应池中发生主要反应的离子方程式是Cr₂O^2—₇+3HSO^—₃+5H⁺===2Cr³⁺+3SO^2—₄+H₂O。根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是            、         。证明Cr³⁺沉淀完全的方法是              。
（2）工业亦可用电解法来处理含Cr₂O^2-₇废水。实验室利用如图模拟处理含Cr₂O^2-₇的废水，阳极反应式是Fe—2e^—===Fe²⁺，阴极反应式是2H⁺+2e^—=H₂↑。Fe²⁺与酸性溶液中的Cr₂O^2—₇反应生成Cr³⁺和Fe³⁺，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从水的电离平衡角度解释其原因是：                      。
用电解法处理该溶液中0.01molCr₂O^2-₇时，至少得到沉淀的质量是        g。

某海域海水一些化学成分如下表

海水成分	Na^+	Ca^2+	Mg^2+	HCO3^-	Zn^2+
含量/mol·L^-1	0.4	0.002	0.045	0.002	10^-7

已知：25℃时，K_sp(CaCO₃)=2.8×10^-9、K_sp(MgCO₃)=6.8×10^-6，K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11。
某化学小组同学欲在实验制备MgCl₂，并提取Zn。设计流程如下：

[假设①②过程溶液体积不变，忽略分离过程的损失]
（1）25℃时测得海水的pH为8.0，其原因是（写离子方程式）                 。
（2）下图为溶液pH与对应的Zn²⁺、[Zn(OH)₄]^2-物质的量浓度的对数坐标图。

请结合图中数据回答：
试剂X的化学式为     ；由滤液F到沉淀C过程（一般认为离子浓度低于10^-5mol/L就是沉淀完全），则调节的pH的范围为        。
（3）同学们发现，把MgCl₂溶液蒸发、灼烧所得的白色固体难溶解于水，于是认为其主要成分是MgO。你认为        （填“正确”、“不正确”），原因是（用化学方程式表示）             、             。
（4）由图中c(Zn²⁺)计算Zn(OH)₂的溶度积K_sp=              。

I、通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜，为此以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯。
表：几种物质形成沉淀时的pH

物质	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Zn(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀时的pH	7.6	2.7	5.7	4.7
完全沉淀时的pH	9.7	3.7	8.5	7.3

  （1）在精炼铜时，阴极电极反应方程式为             ；金、银以单质的形式沉积在电解槽                （填“阳极”或“阴极”）的槽底。
（2）在精炼铜的过程中，Cu²⁺浓度逐渐降低，c(Fe²⁺)、c(Zn²⁺)会逐渐增大，所以需定时除去其中的Fe²⁺、Zn²⁺。甲同学设计了如下除杂流程：

20090520

①试剂a最好选用           （填写序号），加入试剂a的目的是          。

        a、氯水     b、高锰酸钾溶液      c、硝酸    d、双氧水
②操作①是             ，根据上表数据分析，除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是            （填化学式）。
II、重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染。某化工厂产生的废水（pH=2.0，密度为1g·mL^-1）中含有Ag⁺、Pb²⁺等重金属离子，其浓度约为0.01mol·L^-1，排放前拟用沉淀法回收这两种金属，查找有关数据如下：

难溶电解质	AgI	AgOH	Ag2S	PbI2	Pb(OH)2	PbS
Ksp	8.3×10^-17	5.6×10^-8	6.3×10^-50	7.1×10^-9	1.2×10^-15	3.4×10^-28

  （1）你认为往废水中投入            （填字母序号）沉淀的效果最好
a、NaOH    b、Na₂S    c、KI    d、Ca（OH）₂
（2）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH=8.0，处理后的废水中c(Pb²⁺)=           

某温度下，将Fe(OH)₃(s)_、Cu(OH)₂(s)分别置于蒸馏水中达到沉淀溶解平衡后，金属阳离子浓度随溶液pH的变化如图所示。

下列判断正确的是

A．该温度下，Ksp[Fe(OH)3]＞Ksp[Cu(OH)2]

B．c、d 两点代表的溶液中c(H^+) 与c(OH^-) 乘积不相等

C．Cu(OH)2在c点比在d点代表的溶液中溶解程度小

D．加适量浓NH3·H2O可使溶液由a点变到b点

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为

其中第①步存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O
（1）该反应体系的平衡常数表达式为：                            
（2）若平衡体系的pH=2，则溶液显           色.
（3）能说明第①步反应达平衡状态的是            。
a．溶液的颜色不变                  b．2v (Cr₂O₇^2—) ="v" (CrO₄^2—)
c． Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—的浓度相同
（4）完成第②步反应的离子方程式：
__Cr₂O₇^2—+ __Fe²⁺ +_____="__" Cr³⁺ +  __Fe³⁺ +__ H₂O
（5）第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr(OH)₃(s)Cr³⁺(aq)+3OH^—(aq)
常温下，Cr(OH)₃的溶度积Ksp＝c(Cr³⁺)· c³(OH^—)＝10^-32，要使c(Cr³⁺)降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至         。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2—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沉淀。
(6)写出电解过程中的电极反应式:
阳极:                     。阴极:                        。
(7)溶液中同时生成的沉淀还有                    。

弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。根据要求回答问题
（1）生活中明矾常作净水剂，其净水的原理是             （用离子方程式表示）。
（2）常温下，取0.2 mol·L^－1 HCl溶液与0.2 mol·L^－1 MOH溶液等体积混合，测得混合溶液后的pH＝5。写出MOH的电离方程式：                          。
（3）0.1mol/L的NaHA溶液中，已知有关粒子浓度由大到小的顺序为：
c（Na⁺）>c（HA^—）>c（H₂A）>c（A^2－）
①该溶液中c（H^＋）     c（OH^－）（填“>”、“<”或“=”）。
②作出上述判断的依据是                        （用文字解释）。
（4）含Cr₂O的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10^－3 mol·L^－1的Cr₂O。为了使废水的排放达标，进行如下处理：

①绿矾化学式为FeSO₄·7H₂O。反应（I）的离子方程式为              。
②若处理后的废水中c(Cr^3＋)=3.0×10^－6 mol·L^－1，则废水中c(Fe^3＋)=" _________" mol·L^－1。（K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Cr(OH) ₃]＝6.0×10^－31）

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：           。