高中化学探究沉淀溶解试题

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni^2＋）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是       。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是     。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：     。
（4）若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值（写出计算过程）。涉及反应如下（均未配平）：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋—Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O  Fe^2＋＋MnO₄^－＋H^＋—Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O

二氧化氯（ClO₂）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO₂的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制取。工艺流程如下图：

（1）粗食盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X，X是　       　(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是　                 　。（已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10；Ksp(BaCO₃)＝5.1×10^－9）
（2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO₂。电解时生成的气体B是　           　；反应Ⅲ的化学方程式为　                  　。
（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了以下实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00 mL，稀释成100 mL试样。
步骤2：量取V₁mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30分钟。(已知：ClO₂＋I^－＋H⁺—I₂＋Cl^－＋H₂O 未配平)
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-）
① 准确量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃仪器是　                    　。
② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是　                      　。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的物质的量浓度为　　mol·L^－1（用含字母的代数式表示）。

K₂CO₃有广泛的用途。
（1）钾肥草木灰中含有K₂CO₃、K₂SO₄、KCl等。将草木灰用水浸取，过滤、蒸发得浓缩液。
①该浓缩液呈碱性的原因用离子方程式表示为      。
②检验该浓缩液中Cl^－所用的试剂有        。

A．AgNO3溶液

B．硝酸

C．盐酸

D．Ba(NO3)2溶液

E．BaCl₂溶液
（2）工业上曾利用如下反应生产碳酸钾：K₂SO₄ + C + CaCO₃ → K₂CO₃+ X+ CO₂↑（未配平）
已知X为两种元素组成的化合物，则X的化学式为          ；反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为        。
（3）离子膜电解-炭化法是目前生产碳酸钾的常用的方法。
第一步：精制KCl溶液
粗KCl中含有Ca²⁺、Mg²⁺等离子，按以下流程精制：

已知：加入K₂CO₃后，溶液中部分Mg²⁺转化为MgCO₃沉淀。
K_sp[Mg(OH)₂]=5.6×10^－12，K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9，K_sp(MgCO₃)=6.8×10^－6。
①操作Ⅰ的名称是         。
②当加入KOH后，溶液中n(CO₃^2－)增大，主要原因是    。
第二步：电解精制后的KCl溶液制取KOH，其它产物制取盐酸。
第三步：将KOH与CO₂反应转化为KHCO₃，再将KHCO₃分解得到产品。
③离子膜电解-炭化法的整个过程中，可以循环利用的物质有    。

氧化铝(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。
（1）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                    。
（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是           （填序号）。
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al (s)+3O₂(g) =2Al₂O₃(s)   ΔH₁ =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)    ΔH₂ =" -521" kJ/mol
Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                            。
（4）氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为                                          。
（5）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g)Si₃N₄(s) + 12HCl(g)  △H＜0  
某温度和压强条件下，分别将0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密闭容器内，进行上述反应，5min达到平衡状态，所得Si₃N₄(s)的质量是5.60g。
①H₂的平均反应速率是         mol／(L·min)。
②若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，SiCl₄(g)的转化率应     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）298K时，K_sp[Ce(OH)₄]＝1×10^—29。Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝              。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce⁴⁺)小于1×10^－5mol·L^－1，需调节pH为     以上。

【改编】(16分)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。
（一）（1）氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为                         ；腐蚀废液回收得到金属铜还需要的试剂为             。
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作絮凝剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是                                      。
（3）下表中，对陈述I、II及其有无因果关系的判断，都正确的是_____（填字母）

选项	陈述I	陈述II	判断
A	铁是地壳中含量最高的金属元素	铁是人类最早使用的金属材料	I对；II对；有
B	常温下铁与稀硫酸反应生成氢气	高温下氢气能还原氧化铁生成铁	I对；II对；无
C	铁属于过渡金属元素	铁和铁的某些化合物可以用作催化剂	I错；II对；无
D	铁在空气中表面生成致密氧化膜	可用铁罐储存运输浓硫酸、浓硝酸	I对；II对；有

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C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A1₂O₃、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：

（4）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°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=       。
（5）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？___________________________
（6）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为     。

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意图如下：

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
Fe＋2Fe^3＋=3Fe^2＋
2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O
Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
加入铁屑的作用是                                                          。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在       范围。
(3)若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝       。
(4)已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：               。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是                 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用       方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.6
沸点/℃	136.4	57.6

 

碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：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	Al（OH）3
开始沉淀	2．3	7．5	3．4
完全沉淀	3．2	9．7	4．4

 

回答下列问题：
（1）如何加快废铁屑的溶解，写出两种办法_____________________。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在_________________范围内。
（3）反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是__________________。
（4）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）²⁺离子可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^－。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为_______________。
A．氯水     B．KSCN溶液     C．酸性KMnO₄溶液     D．NaOH溶液
（6）为测定含Fe²⁺和Fe³⁺溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20．00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H₂O₂，调节pH＜2，加热除去过量H₂O₂；加入过量KI充分反应后，再用 0．1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20．00mL。
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂   I₂+2S₂O₃^2－═2I^-+S₄O₆^2-
则溶液中铁元素总含量为g/L。若滴定前溶液中H₂O₂没除尽，所测定的铁元素的含量将会____________（填“偏高”“偏低”“不变”）。

铁及其化合物应用广泛。
（1）三氯化铁是一种水处理剂，工业制备无水三氯化铁固体的部分流程如下图：

①检验副产品中含有X时，选用的试剂是   (填下列各项中序号)。
a．NaOH溶液    b．KSCN溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d、铁粉
②在吸收塔中，生成副产品FeCl。的离子方程式为
（2）高铁酸钾(K₂FeO₄)也是一种优良的水处理剂，工业上，可用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾。电解过程中，阳极的电极反应式为       ；电解一段时间后，若阳极质量减少28 g，则在此过程中，阴极析出的气体在标准状况下的体积为   L。
（3）硫化亚铁常用于工业废水的处理。
①你认为，能否用硫化亚铁处理含Cd²⁺的工业废水?   (填“能”或“否”)。请根据沉淀溶解平衡的原理解释你的观点(用必要的文字和离子方程式说明)：                                           (已知：25℃时，溶度积常数Ksp(FeS)=6．310^-18、Ksp(CdS)=3．610^-29)
②工业上处理含Cd²⁺废水还可以采用加碳酸钠的方法，反应如下：2Cd²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Cd₂(OH)₂CO₃+A。则A的化学式为        。

【改编】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：
（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，下图表示的过滤操作中的一处错误是_______；过滤后的沉淀需要洗涤，则实验室进行沉淀洗涤的操作是                 。

（2）用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，检验滤液中不存在Fe^3＋的实验操作是_____________。
（3）已知K_sp(CuS)＝8.4×10^－45，K_sp(NiS)＝1.4×10^－24；在除铜镍的过程中，当Ni^2＋恰好完全沉淀 (此时溶液中c(Ni^2＋)＝1.0×10^－5mol/L)，溶液中Cu^2＋的浓度是      mol/L。
（4）工业上采用电解K₂MnO₄水溶液的方法来生产KMnO₄，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阴极的电极反应式                                   。
（5）下列各组试剂中，不能准确测定一定体积燃煤尾气中SO₂含量的是__________。(填编号)
a.NaOH溶液、酚酞试液            b.稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液
c.碘水、淀粉溶液                 d.氨水、酚酞试液
（6）除杂后得到的MnSO₄溶液可以通过             (填操作名称)。高锰酸钾与硫酸锰反应制备MnO₂的离子方程式为_____________。

还原沉淀法是处理含铬(含Cr₂O₇^2﹣和CrO₄^2﹣)工业废水的常用方法，过程如下：

己知转化过程中的反应为：2CrO₄^2﹣(aq)+2H⁺(aq) Cr₂O₇^2﹣(aq)+H₂O（1）。转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L，CrO₄^2﹣有10/11转化为Cr₂O₇^2﹣。下列说法不正确的是(    )

A．转化过程中，增大c(H^+)，平衡向正反应方向移动，CrO4^2^﹣的转化率提高

B．常温下Ksp[Cr(OH)3]=1×10^﹣32，要使处理后废水中c(Cr^3+)降至1×10^﹣5mol/L，应调溶液的pH=5

C．若用绿矾(FeSO4·7H2O)(M=278)作还原剂，处理1L废水，至少需要917.4g

D．常温下转化反应的平衡常数K=10^4，则转化后所得溶液的pH=1

25℃时，用Na₂S沉淀Cu²⁺、Zn²⁺两种金属离子（M²⁺），所需S^2﹣最低浓度的对数值lgc（S^2﹣）与lgc（M²⁺）的关系如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．25℃时K（CuS）约为1×10^﹣35

B．向100mLZn^2+、Cu^2+浓度均为10^﹣5mol•L^﹣1的混合溶液 中逐滴加入10^﹣4mol•L^﹣1的Na2S溶液，Cu^2+先沉淀

C．Na2S溶液中：c（S^2^﹣）+c（HS^﹣）+c（H2S）═2c（Na^+）

D．向Cu^2+浓度为10^﹣5mol•L^﹣1的工业废水中加入ZnS粉末，会有CuS沉淀析出

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为                                 ，电池反应的离子方程式为                             。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn        g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl₂和NH₄Cl，二者可通过           __  分离回收；滤渣的主要成分是MnO₂、_      __      __和                          ，欲从中得到较纯的MnO₂，最简便的方法是                                  ，其原理是                                             。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_                   ____，加碱调节至pH为                           时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为     _时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                             ，原因是                                                                                                                                  。

（1）室温下，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^－10，将pH＝9 的 Ba（OH）₂溶液与 pH＝4 的 H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的 pH＝7，则 Ba（OH）₂溶液与 H₂SO₄溶液的体积比为           。欲使溶液中c（SO₄^2－）≤1.0×10^－5mol·L^－1，则应保持溶液中 c（Ba^2＋） ≥     mol·L^－1。
（2）一定温度下，向1 L 0.1 mol·L^－1CH₃COOH溶液中加入0.1 molCH₃COONa固体，则醋酸的电离平衡向    （填“正”或“逆”）反应方向移动；溶液中的值     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）已知：a．常温下，醋酸和NH₃·H₂O的电离平衡常数均为1.74×10^－5
b．CH₃COOH＋NaHCO₃ = CH₃COONa＋CO₂↑＋H₂O 室温下，CH₃COONH₄溶液呈         性（填“酸”、“碱”或“中”，下同），NH₄HCO₃溶液呈          性。NH₄HCO₃溶液中物质的量浓度最大的离子是     （填化学式）。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，，和等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（/100水）

化合物
近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为               
（2）维持电流强度为0.5，电池工作五分钟，理论上消耗。（已经＝96500）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有和，二者可通过分离回收；滤渣的主要成分是、和，欲从中得到较纯的，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和溶解，铁变为，加碱调节至为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至为时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1）。若上述过程不加后果是，原因是。

（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl₃等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是         （填序号）。

A．明矾	B．二氧化氯
C．臭氧	D．高铁酸钠(Na2FeO4)

（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式：                                                     。
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH
①写出正极发生的电极反应式：                                         。
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK₂FeO₄反应时，在电解池中生成H₂          L（标准状况），同时生成Fe(OH)₃=       mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：

	含锌废水水质	经处理后的水国家环保标准值
Zn^2^＋浓度/(mg·L^－1)	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

经处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn^2＋的浓度为    mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^17），    （填“符合”或“不符合”）国家环保标准。