高中化学探究沉淀溶解试题

有A、B、C、D、E、F六种前四周期的元素，原子序数依次增大，A、B、C、D、E均为短周期元素，D和F元素对应的单质为日常生活中常见金属。A原子核内只有一个质子，元素A与B形成的气态化合物甲具有10e^-、空间构型为三角锥形，C元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，C与E同主族。下图中均含D或F元素的物质均会有图示转化关系：

①均含D元素的乙、丙、丁微粒间的转化全为非氧化还原反应；
②均含F元素的乙(单质)、丙、丁微粒间的转化全为氧化还原反应。请回答下列问题：
（1）化合物甲的电子式为            。
(2）F元素在周期表中的位置           ；稳定性:A₂C        A₂E（填“大于”“小于” “等于”）。
（3）均含有D元素的乙与丁在溶液中发生反应的离子方程式                     。
（4）丙、丁分别是含F元素的简单阳离子，检验含丙、丁两种离子的混合溶液中的低价离子，可以用酸性KMnO₄溶液，其对应的离子方程式为：                      
（5）已知常温下化合物FE的Ksp=6×10^－18 mol²·L^－2，常温下将1.0×10^－5mol·L^－1的Na₂E溶液与含FSO₄溶液按体积比3 ：2混合，若有沉淀F E生成，则所需的FSO₄的浓度要求       。（忽略混合后溶液的体积变化）。

Ba（NO₃）₂可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药、陶瓷釉药等。钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、 BaSO₃、 Ba（ FeO₂）₂等]，某主要生产BaCO₃、 BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂晶体（不含结晶水），其部分工艺流程如下：

又已知：
①Fe³⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式沉淀完全时，溶液的pH分别为3．2和9．7；
②Ba（NO₃）₂晶体的分解温度：592℃； 
③K_SP（BaSO₄）=1．lxl0^－10,  K_SP（BaCO₃）=5．1×10^－9．
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。试用离子方程式说明提纯原理：______________                                               。
（2）上述流程酸溶时，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，反应的化学方程式为：
                                                                         。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为                （填序号）；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba（NO3）2

D．Ba（OH）2

（4）中和I使溶液的pH为4~5目的是                                            ；
结合离子方程式简述原理                                                        。
（5）从Ba（NO₃）₂溶液中获得其晶体的操作方法是                                。
（6）测定所得Ba（NO₃）₂晶体的纯度：准确称取w克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量其质量为m克，则该晶体的纯度为              。

I．工业上可用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)

（1）“图1”表示反应中能量的变化，曲线   （填“a或b”）表示使用了催化剂；该反应的热化学方程式为              。
（2）若容器容积不变，下列措施可增大CO平衡转化率的是_____。

A．升高温度

B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大

D．再充入1 mol CO和2 mol H2

（3）其他条件不变，请在“图2”中画出温度为T₂（且T₂<T₁）时，CO的平衡转化率与H₂和CO的起始组成比[n(H₂)/n(CO)]的关系曲线。

II．向BaSO₄沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃，发生的反应可表示为：BaSO₄(s)+CO₃^2－(aq)BaCO₃(s)+SO₄^2－(aq)。
（4）现有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol/L的饱和Na₂CO₃溶液处理，假设起始的c(SO₄^2－)≈0，平衡时，K=4.0×10^－2，求达到平衡时发生转化的BaSO₄的物质的量。（写出计算过程，计算结果保留2位有效数字）

重晶石（BaSO₄）是重要的化工原料，制备氢氧化钡晶体[Ba(OH)₂·8H₂O]的流程如下：

（1）写出煅烧时发生反应的热化学方程式：____________________________。
（2）写出氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应的化学方程式：_____________________。
（3）为检测煅烧时产生的CO，可将煅烧产生的气体通入PbCl₂溶液中，出现黑色沉淀和产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，试写出该反应的化学方程式：_____。
（4）向BaSO₄沉淀中加入饱和Na₂CO₃溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃。发生的反应可表示为：
BaSO₄(s)+CO₃^2－(aq)BaCO₃(s)+SO₄^2－(aq)
现有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol•L^－1饱和Na₂CO₃溶液处理，假设c(SO₄^2－)_起始≈0
平衡时，K=4.0x10^－2，求反应达到平衡时发生转化的BaSO₄的物质的量。(写出计算过程结果保留2位有效数字)
（5）试从平衡的角度解释BaSO₄可转化为BaCO₃的原因：________________________。

Ba(NO₃)₂可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药等。某生产BaCO₃、BaSO₄的化工厂生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，该厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体（不含结晶水），其部分工艺流程如下：

已知： ①Fe³⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式沉淀完全时，溶液的pH分别为3.2和9.7；
②K_sp(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_sp(BaCO₃)=5.1×10^－9。  
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：         。
（2）酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为             。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为     （填序号），中和I使溶液中的      （填离子符号）的浓度减小。

A．BaCl2

B．Ba(OH)2

C．Ba(NO3)2

D．BaCO3

（4）最后的废渣中除原有的难溶性杂质外还含有               （填化学式）。
（5）测定所得Ba(NO₃)₂晶体的纯度：准确称取m₁g晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量其质量为m₂g，则该晶体纯度的计算表达式为        。（已知Ba(NO₃)₂、BaSO₄的式量分别为261、233）

菱镁矿是碱性耐火材料的主要原料，其主要的化学成分是：MgCO₃，同时含有杂质：SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等；目前以菱镁矿为主要原料制备MgSO₄的方法如下：

已知：①常温下，Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺开始形成氢氧化物沉淀和沉淀完全时的pH值如下：

	Fe^3+	Al^3+	Mg^2+
开始沉淀	2．1	3．7	9．0
沉淀完全	3．2	5．2	12．4

②MgSO₄·7H₂O在70～80℃时失去3个结晶水，300℃时失去全部的结晶水；
（1）用平衡原理解释：菱镁矿粉粹后加热生成的氧化镁可以溶解在硫酸铵溶液中的原因                                                                     。
（2）在该工业流程中，可以循环使用的物质是             。
（3）步骤③中氨气和硫酸恰好完全反应，取此时所得的溶液10.00mL配成250mL溶液，配制溶液过程中除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、酸式滴定管外，还需要的玻璃仪器有：             ；经检测所配制的溶液pH=1，c(SO₄²ˉ)=1.05mol/L，试求算所配制溶液中NH₄⁺ 水解的平衡常数K（写计算过程，计算结果保留三位有效数字）。
（4）在加热条件下杂质中的三氧化二铁溶于硫酸铵的离子反应方程式是：
                                                                      。
（5）蒸发结晶过程中需要使用60～70℃水浴加热方式，其原因是                 。

某硫酸工厂的酸性废水中砷（As）元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，工艺流程如下：

相关数据如下表，请回答以下问题：
表1．几种盐的K_sp

难溶物	Ksp
Ca3(AsO4)2	6.8×10^－19
CaSO4	9.1×10^－6
FeAsO4	5.7×10^－21

 
表2．工厂污染物排放浓度及允许排放标准

污染物	H2SO4	As
废水浓度	29.4g/L	1.6g·L^－1
排放标准	pH 6～9	0.5mg·L^－1

 
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H₂SO₄)=           mol·L^－1。
（2）若酸性废水中Fe³⁺的浓度为1.0×10^－4mol·L^－1，c(AsO₄^3－)=          mol·L^－1。
（3）工厂排放出的酸性废水中的三价砷（H₃AsO₃弱酸）不易沉降，可投入MnO₂先将其氧化成五价砷（H₃AsO₄弱酸），MnO₂被还原为Mn^2＋，反应的离子方程式为                                             。
（4）在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca₃(AsO₄)₂形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为             ；
②Ca₃(AsO₄)₂在pH调节到8左右才开始沉淀，原因为                               
                                                                           。
③砷酸（H₃AsO₄）分步电离的平衡常数(25℃)为：K₁=5.6×10^－3 K₂=1.7×10^－7 K₃=4.0×10^－12，第三步电离的平衡常数的表达式为K₃=                           。Na₃AsO₄的第一步水解的离子方程式为：AsO₄^3－+H₂OHAsO₄^2－+OH^－，该步水解的平衡常数（25℃）为：                  （保留两位有效数字）。

氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
（1）已知：
下列有关该反应的叙述正确的是

A．正反应活化能小于169.8kJ·mol^-1

B．逆反应活化能一定小于169.8kJ·mol^-1

C．正反应活化能不小于169.8kJ·mol^-1

D．正反应活化能比逆反应活化能小169.8kJ·mol^-1

（2）H₂S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧，其目的是     。
（3）H₂O的热分解也可得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系，如图1所示。在4000℃~5000℃时可能发生下列哪些反应      （填写字母）。


（4）制取氢气的另一种方法是电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液，装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。该电解装置中电解排出液中的主要成分是      （写化学式）。
（5）已知下列物质的K_SP：
5.6×10^-12；Ca（OH）₂；1.4×10^-5。氯碱工业中 电解饱和食盐水也能得到氢气，电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄^2—[c（SO₄^2—）>c(Ca²⁺)]。某精制流程如下：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是            。
②过程I中将NH₄⁺转化为N₂的离子方程式是            。
③过程II中除去的离子有            。
④经过程III处理，需求盐水c中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg/L。若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，则处理10m³盐水b，至多添加10%Na₂SO₃溶液      kg（溶液体积变化忽略不计）

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
⑴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      。
⑵工艺流程中“副产品”的化学式为      。
⑶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）。
⑷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）
⑸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      。

下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：

它所对应反应的化学方程式为_______。
已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应及平衡常数如下：

则K₁、K₂、K₃之间的关系为_______。
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：， 该反应平衡常数随温度的变化如下：

该反应的逆反应方向是_______反应(填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，反应达到平衡时CO的转化率为_______。
(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料，可通过CO和H₂化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为：
下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______；
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H₂
(4)甲醇-空气燃料电池（DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池，其工作原理如下图所示，该燃料电池的电池反应式为，则负极的电极反应式为_______。

(5) CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其。 CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀。现将CaCl₂溶液与的Na₂CO₃溶液等体积混合，则生成沉淀时原CaCl₂溶液的最小浓度为_______。

下列说法正确的是：

A．在100 ℃、101 kPa条件下，液态水的气化热为40.69 kJ·mol^-1，则H2O(g)H2O(l) 的ΔH =" 40.69" kJ·mol^-1

B．已知MgCO3的Ksp =" 6.82" × 10^-6，则所有含有固体MgCO3的溶液中，都有 c(Mg^2+) = c(CO3^2-)，且c(Mg^2+) · c(CO3^2-) =" 6.82" × 10^-6

C．已知： 则可以计算出反应的ΔH为－384 kJ·mol^-1

D．常温下，在0.10 mol·L^-1的NH3·H2O溶液中加入少量NH4Cl晶体，能使NH3·H2O的电离度降低，溶液的pH减小

工业上常用还原沉淀法处理含铬废水（Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—），其流程为：
已知：
（1）步骤①中存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O
（2）步骤③生成的Cr（OH）₃在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃（s）Cr³⁺（aq）+3OH ^一（aq）
（3）常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=10^-32；且当溶液中离子浓度小于10^-5 mol·L^-1时可视作该离子不存在.下列有关说法中，正确的是

A．步骤①中加酸，将溶液的pH 调节至2，溶液显黄色，CrO4^2^—离子浓度增大

B．步骤①中当溶液呈现深黄色，且2v（CrO4^2^一）=v（Cr2O7^2^—）时，说明反应 2CrO4^2^—（黄色）+2H^+Cr2O7^2^—（橙色）+H2O 达到平衡状态

C．步骤②中，若要还原1 mol Cr2O7^2^一离子，需要6 mol（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O。

D．步骤③中，当将溶液的pH 调节至4 时，可认为废水中的铬元素已基本除尽

（1）向氯化铁溶液中加入碳酸氢钠溶液，发现有红褐色沉淀生成，并产生无色气体，其离子方程式为                                         。
（2）向盛有1mL 0.1mol/L MgCl_２溶液的试管中滴加２滴２mol/L NaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加２滴0.１mol/LFeCl₃溶液，静置。可以观察到白色沉淀转变为红褐色沉淀。简述产生该现象的原因：                                              。
（3）常温下,如果取0.1mol/L HA溶液与0.1mol/L NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=8，求出混合液中下列算式的精确计算结果（填具体数字）： c(OH^－)－c(HA)＝                mol/L。
（4）已知25℃时，AgCl的溶解度为1.435×10^－4g,则该温度下AgCl的溶度积常数
Ksp=                  mol²/L²。
电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。已知：

化学式	电离常数（25℃）
HCN	K＝4.9×10^－10
CH3COOH	K＝1.8×10^－5
H2CO3	K1＝4.3×10^－7、K2＝5.6×10^－11

（5）25℃时，有等物质的量浓度的A. Na₂CO₃溶液、B. NaCN溶液、C.CH₃COONa溶液，三溶液的pH由大到小的顺序为                            。(用字母表示)
（6）向NaCN溶液中通入少量CO₂，所发生反应的化学方程式为                   。

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂。
（1）FeO₄^2-与水反应的方程式为：4FeO₄^2- + 10H₂O  4Fe(OH)₃ + 8OH^－+ 3O₂，
K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用是           和           。

（2）将适量K₂FeO₄配制成c(FeO₄^2-) ＝1.0×10^-3 mol·L^-1（1.0mmol·L^-1）的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2-)的变化，结果见图Ⅰ。题（1）中的反应为FeO₄^2-变化的主反应，该反应的△H    0。
（3）FeO₄^2-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法正确的是     （填字母）。
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．改变溶液的pH，当溶液由pH＝10降至pH＝4的过程中，HFeO₄^－的分布分数先增大后减小
C．向pH＝8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H₂FeO₄＋OH^－＝HFeO₄^－＋H₂O
D．pH约为2.5 时，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^－比例相当
（4）HFeO₄^－H⁺+FeO₄^2-的电离平衡常数表达式为K=___________________，其数值接近        （填字母）。
A．10^-2.5        B．10^-6      C．10^-7         D．10^-10
（5）25℃时，CaFeO₄的Ksp = 4.536×10^-9，若要使100mL，1.0×10^-3 mol·L^-1的K₂FeO₄溶液中的c(FeO₄^2- )完全沉淀，理论上至少要加入的Ca(OH)₂的物质的量为    mol，
完全沉淀后溶液中残留的c(FeO₄^2- )为______________。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂·6H₂O的一种新工艺流程如下图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl₂＋H₂↑
②CoCl₂·6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为                                                         　                 。
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是               ；
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是          、          和过滤。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O需减压烘干的原因是                          　                。
（5）为测定产品中CoCl₂·6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是                                        （任写1点）。