高中化学探究沉淀溶解填空题

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损害，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步存在下列平衡：2CrO₄^2- (黄色) +2H⁺ Cr₂O₇^2-(橙色) +H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显        色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是             。
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同   
B.2V(Cr₂O₇^2-)=V(CrO₄^2-)    
C．溶液的颜色不变
（3）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)     Ksp Cr(OH)₃="c" (Cr³⁺)∙c³(OH^-)=10^-32
常温下，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，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（4）用Fe做电极的原因为                    。
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因（用电极反应式解释）       ，溶液中同时生成的沉淀还有        。

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                            。

已知几种难溶电解质的溶度积如下表所示：

几种难溶电解质的Ksp（25℃）
沉淀溶解平衡	Ksp
AgBr(s)     Ag^+(aq)+Br^-(aq)	5,0×10^-13mol^2·L^-2
AgI(s)     Ag^+(aq)+I^-(aq)	8．3×10^-17mol^2·L^-2
FeS(s)     Fe^2+(aq)+S^2-(aq)	6．3×10^-18mol^2·L^-2
ZnS(s)     Zn^2+(aq)+S^2-(aq)	1．6×10^-24mol^2·L^-2
CuS(s) Cu^2+(aq)+S^2-(aq)	1．3×10^-36mol^2·L^-2

（1）AgBr、AgI、FeS、ZnS、CuS的溶解能力由大到小的顺序为：                。
（2）向饱和的AgI溶液中加入固体硝酸银，则[I^-]     (填“增大”、“减小”或“不变”)，若改加AgBr固体，则[Ag⁺]     (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）在25℃时，向100mL浓度均为0．1 mol·L^-1 FeCl₂、ZnCl₂、CuCl₂的混合溶液中逐滴加入Na₂S溶液，生成的沉淀的先后顺序是     (用沉淀物的化学式表示)。
（4）在25℃时，把ZnS加入蒸馏水中，一定时间后达到如下平衡：ZnS(s) Zn²⁺(aq)+S^2-(aq)，下列措施可使ZnS减少的是
A．加入少量CuS固体        B．加入少量FeS固体
C．加入少量FeCl₂固体       D．加入少量CuCl₂固体

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

镁是一种重要的金属资源，工业上制取镁单质主要是电解法。
（1）电解法制取镁单质的反应方程式是：______________________________。
（2）电解原料无水氯化镁可由海水制备。主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩冷却结晶。
其步骤先后顺序是__________________________________；（每步骤可重复使用）
（3）上述步骤①中“一定条件下”具体是指：_______________________________，
其目的是___________________________________________。
（4）已知某温度下Mg(OH)₂的K_sp＝6.4×l0⁻¹²，当溶液中c(Mg²⁺)≤1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹可视为沉淀完全，则此温度下应保持溶液中c(OH^－)≥_________________ mol·L⁻¹。
（5）饱和NH₄Cl溶液滴入少量的Mg(OH)₂悬浊液中，看到的现象是___________。反应原理可能有两方面，请分别用离子方程式表示：
①________________________________________________；
②________________________________________________。
要验证①②谁是Mg(OH)₂溶解的主要原因，可选取________代替NH₄Cl溶液作对照实验。
A．NH₄NO₃       B．(NH₄)₂SO₄     C．CH₃COONH₄      D．NH₄HCO₃
（6）镁电池是近年来科学技术研究的热点之一。一种“镁—次氯酸盐”电池的总反应为：
Mg + ClO^- + H₂O ="=" Mg(OH)₂ + Cl^- 。其工作时正极的电极反应式：_________________；用此镁电池给铅蓄电池充电，下列说法中正确的是______________________________。
A．镁电池正极与铅蓄电池正极相连
B．电子从Pb电极转移到镁电池负极
C．充电后，铅蓄电池两极质量均减小，理论上镁电池消耗24 g Mg，阴、阳极的质量变化之比为3︰2
D．充电后，镁电池和铅蓄电池的pH均增大

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀的pH	2.3	7.6	4.4
完全沉淀的pH	3.2	9.7	6.4

（1）实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有                                   。
（2）煮沸CuSO₄溶液的原因是                       。向CuSO₄溶液中加入一定量的NaCl、Na₂SO₃，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式：                                。
（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96．50％为国家合格标准。称取所制备的CuCl样品0.250O g置于一定量的0．5 mol/L FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加水20 mL，用0．1000 mol/l的Ce(SO₄)₂溶液滴定，到达终点时消耗Ce(SO₄)₂溶液24．60 ml。有关的化学反应为：Fe³⁺+CuCl＝Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^--, Ce⁴⁺+Fe²⁺＝Fe³⁺+Ce³⁺。通过计算说明该CuCl样品          (填“符合”或“不符合”)国家标准。
（4）25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=4×10^-38,Fe³⁺发生水解反应Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，该反应的平衡常数为                   。

B.[实验化学]
某化学小组设计以下实验步骤与操作来定性检验茶叶中含有的少量钙、铁、铝三种元素。
已知Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺完全形成相应氢氧化物沉淀的pH如下表：

	Ca(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3
pH	≥13	≥5.2	≥4.1

（1）步骤①中加入盐酸的作用是                                                
（2）步骤②中调节pH至6～7的目的是                                         
（3）沉淀X所含主要物质的化学式为                                           
（4）写出步骤③中发生反应的离子方程式                                        
（5）试剂A为         ；试剂B为铝试剂，加入该试剂后的实验现象是           

以铬铁矿(主要成分是FeO·Cr₂O₃，含少量MgCO₃、Al₂O₃、SiO₂等)为原料制取铬酸钠(Na₂CrO₄)晶体的工艺流程如下：

已知：①＋3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH>9时以形式存在且易氧化；②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下。

阳离子	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Mg^2^＋	Al^3^＋	Cr^3^＋
开始沉淀时的pH	2.7	7.6	9.0	——	——
沉淀完全时的pH	3.7	9.6	11.0	8	9(>9溶解)

（1）流程中两次使用了H₂O₂，分别写出反应的离子方程式：__________________、_________________。
（2）加入NaOH调节溶液的pH＝8时，被除去的离子是________；调节溶液的pH>11时，被除去的离子是________。
（3）“调pH＝8”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤不能省略，为什么？____________。
（4）流程图中内的操作是______________________。

铜合金及铜的氯化物在生产生活中有着广泛的应用。请回答下列问题：
（1）向硫酸铜、氯化钠混合溶液中滴加亚硫酸钠溶液生成CuCl沉淀，实验测得溶液的pH与亚硫酸钠溶液体积的关系曲线如图所示。

①用离子方程式解释亚硫酸钠溶液呈碱性的原因：      。
②用离子方程式解释图像中V＜a时溶液酸性增强的原因：  。    
当V＞a时，随着亚硫酸钠溶液的体积增大，溶液pH增大的原因是            。
（2）已知：K_sp(AgCl)＝8×10^－10，K_sp(CuCl)＝1.2×10^－6。向CuCl 浊液中滴加硝酸银溶液，发生反应CuCl(s)＋Ag^＋(aq)AgCl(s)＋Cu^＋(aq)，该反应平衡常数K＝       。
（3）硫酸铜溶液中含少量硫酸铁，加入氢氧化铜，过滤，除去三价铁离子，写出加入氢氧化铜时发生反应的离子方程式：         。
（4）测定CuCl和CuCl₂混合物中CuCl含量的原理为用氯化铁溶液溶解样品，以邻菲罗啉作指示剂，用Ce(SO₄)₂溶液滴定至终点，滴定反应为Ce^4＋＋Fe^3＋＝Fe^2＋＋Ce^3＋。氯化铁与氯化亚铜反应的离子方程式为         。

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杂质离子。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Fe³⁺，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Fe²⁺氧化成Fe³⁺，调节溶液的pH=a，过滤结晶即可。
请回答下列问题：
（1）上述三种除杂方案都能够达到很好的效果，Fe³⁺、Fe²⁺都被转化为(填化学式)而除去。
（2）①中加入的试剂应该选择   为宜，其原因是             。
（3）②中除去Fe³⁺所发生的总反应的离子方程式为             。
（4）已知Fe(OH)₃的Ksp=1×10^-35mol⁴/L⁴；化学上通常认为残留在溶液中离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉淀完全。方案③中a最小值为               .
（5）下列与方案③相关的叙述中，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．将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C．调节溶液pH=a可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu²⁺可以大量存在于pH=a的溶液中
E．在pH>a的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

(14分)三氯氧磷（化学式：POCl₃）常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下：

（1）氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为     。
（2）通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ．取a g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ．向锥形瓶中加入0．1000 mol·L^－1的AgNO₃溶液40．00 mL，使Cl^－完全沉淀。
Ⅲ．向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ．加入指示剂，用c mol·L^－1NH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积。
已知：K_sp(AgCl)=3．2×10^－10，K_sp(AgSCN)=2×10^－12
①滴定选用的指示剂是     （选填字母），滴定终点的现象为     。
a．FeCl₂       b．NH₄Fe(SO₄)₂       c．淀粉       d．甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是     ，如无此操作所测Cl元素含量将会   __  （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷（主要为H₃PO₄、H₃PO₃等）废水。在废水中先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节pH将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是     。
②下图是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。

处理该厂废水最合适的工艺条件为     （选填字母）。
a．调节pH=9     b．调节pH=10    c．反应时间30 min    d．反应时间120 min
③若处理后的废水中c(PO₄^3－)=4×10^－7 mol·L^－1，溶液中c(Ca²⁺)=     mol·L^－1。（已知K_sp[Ca₃(PO₄)₂]=2×10^－29）

水泥是一种重要的建筑材料，水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，它与水泥中CaO的含量有着良好的相关性，因此在特殊情况下可以通过测定其中Ca0的含量预测水泥的强度。为测量某品牌水泥中氧化钙的含量，进行如下实验：
步骤1：熔样：准确称取0．3000g试样置于坩埚中，高温灼烧5分钟后，冷却并研碎，加入2．000g无水碳酸钠混匀后，再高温灼烧10分钟。
步骤2：酸溶：取冷却后的烧结块，加入40mL水后，再加入l0mL稀盐酸和3滴稀硝酸。
步骤3：除杂：在酸溶后所得溶液中慢慢滴加稀氨水使其中的Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀，过滤。
步骤4：沉淀：在滤液中加入草酸铵溶液，加热煮沸后，边搅拌边滴加氨水至弱碱性，静置。
步骤5：溶解：将生成的草酸钙（ CaC₂O₄）沉淀加入到稀硫酸中，加热并搅拌使其完全溶解。
步骤6：滴定：用0．1000 mol·L^－1的KMnO₄溶液进行滴定至微红色出现并保持30s不消失，共用去KMnO₄溶液13．000mL。反应的化学方程式为：2 KMnO₄+5 H₂C₂O₄+3H₂SO₄= K₂SO₄+2MnSO₄+5CO₂↑+8H₂O
（1）写出步骤3中Al³⁺转化为沉淀的离子方程式：                               ；
（2）已知室温下Al（OH）₃的K_sp=1．0×10^－33，欲使溶液中c（Al³⁺）≤l．0xl0^－6mol·L^-1，pH≥              ；
（3）通过计算确定该试样中氧化钙的质量分数（写出计算过程）。

[化学—选修：化学与技术]三氯氧磷（化学式：POCl₃）常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下：

（1）氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为     。
（2）通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ．取a g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ．向锥形瓶中加入0.1000 mol·L^－1的AgNO₃溶液40.00 mL，使Cl^－完全沉淀。
Ⅲ．向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ．加入指示剂，用c mol·L^－1NH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积。
已知：K_sp(AgCl)=3.2×10^－10，K_sp(AgSCN)=2×10^－12
①滴定选用的指示剂是     （选填字母），滴定终点的现象为     。
a．NH₄Fe(SO₄)₂     b．FeCl₂        c．甲基橙       d．淀粉②实验过程中加入硝基苯的目的是                                                 ，如无此操作所测Cl元素含量将会     （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷（主要为H₃PO₄、H₃PO₃等）废水。在废水中先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节pH将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是                                 。
②下图是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。

处理该厂废水最合适的工艺条件为     （选填字母）。
a．调节pH=9     b．调节pH=10    c．反应时间30 min    d．反应时间120 min
③若处理后的废水中c(PO₄^3－)＝4×10^－7 mol·L^－1，溶液中c(Ca²⁺)＝         mol·L^－1。（已知K_sp[Ca₃(PO₄)₂]=2×10^－29）

某科研小组设计出利用工业废酸（稀H₂SO₄）浸取某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2+	6.34	9.7
Fe^3+	1.48	3.2
Zn^2+	6.2	8.0

请回答下列问题：
（1）在“酸浸”步骤中，为提高浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是                   。
（2）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp(CuS)  K_sp(ZnS)（选填“>”“<”或“=”）。
（3）物质A最好使用下列物质中的      。
A．KMnO₄   B．空气    C．HNO₃   D．NaClO
（4）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在   范围之间。
（5）物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是    。
（6）除铁后得到的Fe(OH)₃可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂——K₂FeO₄，写出该反应的离子方程式         。

一水草酸钙（CaC₂O₄·H₂O）可用作分离稀有金属的载体。其制备方法如下：
步骤I：用精制氯化钙稀溶液与草酸溶液共热反应，过滤，将固体溶于热盐酸中。
步骤Ⅱ：加氨水反应得一水草酸钙沉淀，过滤，热水洗涤，在105℃干燥得产品。
（1）写出步骤Ⅱ发生反应的化学方程式           。
（2）已知CaC₂O₄·H₂O的K_sp = 2.34×10^－9，为使步骤Ⅱ溶液中c(C₂O₄^2－)≤1×10^－5 mol·L^－1，c(Ca²⁺)的范围为      。
（3）为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，样品的固体残留率（）随温度的变化如下图所示。

①300℃时残留固体的成分为   ，900℃时残留固体的成分为  。
②通过计算求出500℃时固体的成分及质量。（写出计算过程）