高中化学探究沉淀溶解试题

某研究小组进行Mg(OH)₂沉淀溶解和生成的实验探究。
向2支盛有1 mL 1 mol·L^-1的MgCl₂溶液中各加入10滴2 mol·L^-1 NaOH，制得等量Mg(OH)₂沉淀；然后分别向其中加入不同试剂，记录实验现象如下表：

实验序号	加入试剂	实验现象
Ⅰ	4 mL 2 mol·L^-1 HCl 溶液	沉淀溶解
Ⅱ	4 mL 2 mol·L^-1 NH4Cl 溶液	沉淀溶解

 
（1）从沉淀溶解平衡的角度解释实验Ⅰ的反应过程             。
（2）测得实验Ⅱ中所用NH₄Cl溶液显酸性（pH约为4.5），用离子方程式解释其显酸性的原因           。
（3）甲同学认为应补充一个实验：向同样的Mg(OH)₂沉淀中加4 mL蒸馏水，观察到沉淀不溶解。该实验的目的是         。
（4）同学们猜测实验Ⅱ中沉淀溶解的原因有两种：一是NH₄Cl溶液显酸性，溶液中的H⁺可以结合OH^- ，进而使沉淀溶解；二是            。
（5）乙同学继续进行实验：向4 mL 2 mol·L^-1 NH₄Cl溶液中滴加2滴浓氨水，得到pH约为8的混合溶液，向同样的Mg(OH)₂沉淀中加入该混合溶液，观察现象。
①实验结果证明（4）中的第二种猜测是成立的，乙同学获得的实验现象是           。
③乙同学这样配制混合溶液的理由是           。

工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂杂质除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是           （写化学式），操作I的名称             。
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）：
R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RA_n（有机层） + nH₂SO₄  (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是               。③中X试剂为                    。
（3）⑤的离子方程式为                                                。
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为         ；
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)₃沉淀，则溶液中c(Fe³⁺)<              。
【已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10^-39】
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有             和        。

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如下图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式：                                     。
（2）已知Ksp (Fe(OH)₃) =" 4" ´10^–38，假设溶液中Fe³⁺离子浓度为0．1 mol·L^–1，则开始生成Fe(OH)₃沉淀的pH是_________，沉淀完全的pH是_________。（可能用到的数据：lg= -0．1  lg=0．2）
（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

离子	Fe^3+	A1^3+	Fe^2+	Mn^2+	Mg^2+
开始沉淀的pH	1．2	3．7	7．0	7．8	9．3
沉淀完全的pH	3．7	4．7	9．6	9．8	10．8

 
加氨水调节溶液的pH等于6，则“滤渣（待处理）”的成分是            （写化学式），滤液中含有的阳离子有H⁺和           （写符号）。
（4）在浸出液里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣A中也无MnO₂，请用离子方程式解释原因：                                                                               。
（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的      极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                                      。
（6）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式：                                              。

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生产Ni₂O₃。其工艺流程为：

  
图Ⅰ                                        图Ⅱ
（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为        。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是                              。
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为             。
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：                （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3 mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为             ______mol·L^－1。（常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11）
（5）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为                   。

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义

（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃；   2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），混合体系中SO₃  的百分含量和温度的关系如下图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．根据图示回答下列问题，
①2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）的△H     0
（填“>”或“<”）：若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡             移动（填“向左”“向右”或“不”）
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁，K₂，则K₁        K₂；反应进行到状态D时，            （填“>”“<”或“=”）
（2）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农 业生产、生活中有着重要作用，

①如图是一定的温度和压强下N₂和H₂反应生成lmolNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式：                                                     
（△H的数值用含字母Q₁、Q₂的代数式表示）
②氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol·L^-1的氨水与b mol·L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，则c（NH₄⁺）     c（Cl^-）（填“>”、“<”或“=”）；用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数             .
（3）海水中含有大量的元素，常量元素如氯，微量元素如碘，其在海水中均以化合态存在，在25℃下，向0．1L0.002mol·L^-l的NaCl溶液中逐滴加入适量的0．1L0.002mol·L^-l硝酸银溶液，有白色沉淀生成，从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是                    ，向反应后的浊液中继续加入0．1L0.002mol·L^-1的NaI溶液，看到的现象是              ，产生该现象的原因是（用离子方程式表示）                                        。
（已知：25℃时K_SP（AgCl）=1.6×l0^-10     K_SP（AgI）=1.5×l0^-16）

中国尿素合成塔(尿塔)使用寿命仅为欧美国家的1/4。为此北京钢铁研究 院对四川泸天化尿塔腐蚀过程进行研究，得出下列腐蚀机理：

(1)H₂S来自合成尿素的天然气。在380 K、体积为2 L的密闭容器中，存在如下反应_：H₂(g)＋S(s)H₂S(g)  △H=＋21．6kJ·mol^－1。反应达到平衡时H₂、S、H₂S的物质的量均为3 mol，则380 K时该反应的化学平衡常数为______；下列对该反应分析正确的是______(填字母序号)。

(2)在反应I中发生的化学反应为______。
(3)研究发现反应II是分别以Fe、FeS为电极，以水膜为电解质溶液的电化学腐蚀，其 负
极为______；
已知：Fe(s)＋S(s)=FeS(s) △H₁=－2．5akJ·mol^－1 
S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)  △H₂=－5akJ·mol^－1
4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s) △H₃=－6akJ·mol^－1
则反应II的热化学方程式为_____                                         
(4)已知H₂S₂O₃的K₁=2．2×10^-1、K₂=2．8×10^-2。Na₂S₂O₃水溶液呈______性，该溶液中电荷守恒式为_____                                                       ；反应IY的反应类型为______         ；该反应______(填“能”或“不能”） 说明FeS溶解性强于FeS₂O₃
(5)泸天化尿塔的最终腐蚀产物为______；为了有效防腐，北钢建议泸天化在生产中用 CuSO₄溶液“脱硫(H₂S)”，其中涉及的离子方程式为
__________________                                                   

高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。
（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO₂）生产髙锰酸钾分为两个步骤。
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄），该反应的化学方程式是______________。
②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K₂MnO₄）溶液，在_______（填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。
（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥（含K₂MnO₄、MnO₂及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO₃），其流程如下：

③轧钢废酸中Fe²⁺的作用是______________。
④操作I、操作II、操作III的名称是_______。
⑤溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，还含有的阳离子是_______。
⑥若固体C中不含CaCO₃，则溶液D中<_______。
[已知：K_sp(MnCO₃)=1×10^—11，K_sp(CaCO₃)=5×10^—9]

蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：
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0.1 mol·L^－H₂O₂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

 
请回答下列问题：
（1）步骤II中，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
（2）Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为                                。
（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，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⁺转化率的关系如右图所示。

①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式为              。
②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。
③图中，温度升高至50 ℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是                    。 
④ Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知：
Mg(OH)₂(s)  Mg²⁺ (aq)+ 2OH^- (aq)      Ksp = c(Mg²⁺)·c²(OH^-) = 5.6×10^-12
Ca(OH)₂(s)  Ca²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)     Ｋsp = c(Ca²⁺)·c²(OH^-) = 4.7×10^-6
若用石灰乳替代氨水，  （填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是                 。

硫酸盐在生产生活中有广泛应用。
Ⅰ．工业上以重晶石（主要成分BaSO₄）为原料制备BaCl₂，其工艺流程示意图如下：

某研究小组查阅资料得：
BaSO₄（s）+4C（s） 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1      ①
BaSO₄（s）+2C（s）2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1      ②
（1）用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方程式是         。
（2）反应C（s）+CO₂（g） 2CO（g）的△H=           。
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的有两个
①从原料角度看，                           ；
②从能量角度看，①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温。
（4）该小组同学想对BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究，查资料发现在某温度时BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

该小组同学提出以下四种观点：
①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺ 使SO₄^2-沉淀完全，则此时SO₄^2-在溶液中的浓度为0
②加入Na₂SO₄可以使溶液由a点变到b点
③通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
④d点无BaSO₄沉淀生成
其中正确的是   （填序号）。
Ⅱ．某燃料电池以CaHSO₄固体为电解质传递H⁺，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H₂+O₂═2H₂O。

请回答：
（5）H⁺由   极通过固体酸电解质传递到另一极（填a或者b）。
（6）b极上发生的电极反应是                  。

已知：Cu(OH)₂是二元弱碱；亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，与NaOH溶液反应，生成Na₂HPO₃。
（1）在铜盐溶液中Cu^2＋发生水解反应的离子方程式为____，该反应的平衡常数为____；（已知：25℃时，Ksp[Cu(OH)₂]＝2.0×10^－20mol³/L³）
（2）根据H₃PO₃的性质可推测Na₂HPO₃稀溶液的pH______7（填“＞”“＜”或“＝”）。常温下，向10mL0.01mol/L H₃PO₃溶液中滴加10ml0.02mol/LNaOH溶液后，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是_________；
（3）电解Na₂HPO₃溶液可得到亚磷酸，装置如图（说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）

①阳极的电极反应式为____________________。
②产品室中反应的离子方程式为____________。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中有一定量的Cr₂O₇^2--和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是____________________________________________________。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是___________（用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有___________。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0Fe₂O₃、3.6% FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

（3）步骤②中加双氧水的目的是__________________，pH控制在3.4的作用是_______________________；已知25℃时，K_sp[Cu(OH) ₂] =2.0×10^-20，该温度下反应：Cu²⁺+2H₂O Cu(OH) ₂+2H⁺的平衡常数K=_______。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？_____________________________________。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是   。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是_                            (用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有   。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知①某赤铁矿石含60.0%Fe₂O₃、3.6%FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是                         ，pH控制在3.4的作用是              ，已知25℃时，K_sp[Cu（OH）₂] =2.010^-20，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=             。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？                             。
（5）制备氮化铁磁粉的反应：Fe＋NH₃Fe_xN_y＋H₂ (未配平）,若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2kg，设整个过程中无损耗，则Fe_xN_y磁粉的化学式为            。

铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）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)。写出CuSO₄转变为铜蓝的离子方程式_______________________________。
（2）工业上以黄铜矿CuFeS₂）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜的中间过程会发生反应：2Cu₂O＋Cu₂S6Cu＋SO₂↑，该反应的氧化剂是_____；验证反应产生的气体是SO₂的方法是____________。
（3）图I是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图II是粗铜精炼的装置图，假若用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

①写出A极的电极反应式__________________________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，粗铜板应与__________极（填“A”或“B”）相连；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________。
③当消耗标准状况下1．12LCO时，精铜电极的质量变化情况为_________。
（4）现向一含有Ca^2＋、Cu^2＋的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根据该实验可得出的结论是________（填序号）

A．Ksp(CuCO3)＜Ksp(CaCO3)	B．c(Cu^2^＋)＜c(Ca^2^＋)
C．＞	D．＜

硫化钠是重要的工业原料。
（1）高温时，等物质的量甲烷与硫酸钠在催化剂作用下恰好完全反应，制得硫化钠。反应的化学方程式为__________________。
（2）甲同学往某Na₂S样品（含Na₂CO₃、Na₂SO₄杂质）溶液中加人少量BaS溶液，产生白色沉淀，过滤，向滤渣中加人过量盐酸，沉淀完全溶解。由此得出结论：相同温度下，K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)。
①沉淀溶于盐酸的离子方程式是__________________。
②仅由上述实验无法判断K_sp(BaCO₃)与K_sp(BaSO₄)的大小关系，理由是______。
（3）利用Na₂S为沉淀剂由锌灰可制得ZnS。锌灰经稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Fe²⁺_, Fe³⁺等，由该浸取液制备ZnS的工艺流程如下图所示。

①步骤（i）所得滤渣中含有铝元素的物质为______（填化学式）。
②步骤（ii）所加ZnO的作用为____________。
③步骤（iii）中得到Cd单质的离子方程式为____________。

碘及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。解答下列与碘元素有关的试题：
（1）碘是人体中的微量元素之一，是一种智力元素。国家推广“加碘食盐”，其中一般加入的是KIO₃，而不是KI。其原因是                               。
（2）常温下，NH₄I是一种固体，一定温度下在密闭容器中发生下面的反应：
① NH₄I(s)  NH₃(g)  + HI(g)
② 2HI(g)  H₂(g) + I₂(g)
达到平衡时，缩小容器体积，增大体系压强，混合气体的颜色        （填“加深”或“变浅”或“不变”）；达到平衡时，反应②的化学平衡常数表达式为           ；达到平衡时c(H₂)=0.5mol/L，反应①的化学平衡常数为20，则 c (HI) =                。
（3）如图，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入两根石墨电极，接通直流电源。连接电源负极的电极为     极，电极反应式为                 。通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为      色。

（4）已知Ksp(PbI₂)＝7.1×10^-9mol³/L³。在盛有澄清的PbI₂饱和溶液的试管中，滴加浓度为0.1mol/L的碘化钾溶液，振荡，可以观察到溶液中有黄色浑浊产生，这些黄色浑浊的成分是          。