高中化学探究沉淀溶解填空题

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如下：

回答下列问题：
(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：
2Fe^3＋＋Fe=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Fe(OH)₃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	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

 

Na₂CO₃俗称纯碱、苏打，NaHCO₃俗称小苏打，两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质。请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验。
（1）甲同学测定两者的酸碱性：各取一定量的固体溶于水，配成相同浓度的溶液，测定其pH值，测定结果为Na₂CO₃、NaHCO₃的pH分别为a和b（a、b均大于7），则a      b（填“大于”“等于”或“小于”），测定溶液的pH值所用的主要仪器有：pH试纸、表面皿、        和标准比色卡。
（2）有关①100mL0.1 mol·L^-1NaHCO₃、  ②100mL0.1 mol·L^-1Na₂CO₃，两种溶液的叙述不正确是  

A．NaHCO3溶液中：c (H^+)+c (Na^+)=" c" (HCO3^-)+2c(CO3^2-)+c(OH^-)

B．Na2CO3溶液中：2c (Na^+)=" c" (HCO3^-)+c(CO3^2-)+c(H2CO3)

C．①溶液中：c(CO3^2-)>c(H2CO3)

D．②溶液中：c(HCO3^-)>c(H2CO3)

（3）乙同学取一定量的碳酸钠溶液于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，发现溶液变红，继续滴加BaCl₂溶液，预计可观察到                ，请你结合必要的离子方程式，应用平衡的观点解释有关现象的产生：                                        。
（4）丙同学往10mL0.10 mol·L^－1的Na₂CO₃溶液中逐滴滴加0.10 mol·L^－1的HCl，当溶液中的：
c(Na⁺)=c(Cl^-)+c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)，此时溶液呈         （填“酸性”、“中性”或“碱性”），所用HCl的体积         10mL。（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）已知：K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，不考虑其它因素影响，现将0.40 mol·L^－1的Na₂CO₃溶液和0.20 mol·L^－1的CaCl₂溶液等体积混合，则混合后溶液中Ca²⁺浓度为      mol·L^－1。

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂，杂质不溶于水和酸)为原料，制备蓝色晶体G，其化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O，涉及流程如下：

已知25℃时，几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表：

（1）黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物，写出其反应的化学方程式：                    ；
（2）试剂X的化学式为               ；
（3）常温下，0.1 mol／L试剂Y的pH=11，则该温度下，试剂Y的电离常数为                  ，用pH试纸测该溶液pH值的方法是                                                  ；
（4）在溶液N中加入乙醇的目的是                                                    。

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Fe^3＋，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Fe^3＋，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Fe^2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe^2＋氧化成Fe^3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结晶即可．
请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe^3＋、Fe^2＋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Fe^3＋所发生的总反应的离子方程式为_____________________．
（4）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Fe^2＋氧化为Fe^3＋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＝4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu^2＋可以大量存在于pH＝4的溶液中
E．在pH＞4的溶液中Fe^3＋一定不能大量存在

活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用，一种由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO的流程如下(已知：碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO)：

已知：几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如表：

待沉淀离子	Fe^2^＋	Fe^3^＋	Zn^2^＋	Cu^2^＋
开始沉淀时pH	6.34	1.48	6.2	5.2
完全沉淀时pH	9.7	3.2	8.0	6.4

 
请回答下列问题：
(1)步骤A加H₂O₂发生反应的离子方程式是                                     ，该步骤需控制溶液pH的范围是                                            。
(2)A溶液中主要含有的溶质是           。
(3)碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应ΔH＞0，该反应能自发进行的原因是ΔS       (选填“＝”、“＞”或“＜”)0。
(4)若经处理后的废水pH＝8，此时Zn^2＋的浓度为       mg/L(常温下，K_sp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^－17)。

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=              。

金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/ mol·L^－1)如图所示。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
(2)若要除去CuCl₂溶液中的少量Fe^3＋，应该控制溶液的pH________。
A．<1　　B．4左右　　C．>6
(3)在Ni(NO₃)₂溶液中含有少量的Co^2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是__________________________。
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水生成[Cu(NH₃)₄]^2＋，写出反应的离子方程式：________________________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：

物质	FeS	MnS	CuS
Ksp	6.3×10^－18	2.5×10^－13	1.3×10^－35
物质	PbS	HgS	ZnS
Ksp	3.4×10^－28	6.4×10^－33	1.6×10^－24

 
为除去某工业废水中含有的Cu^2＋、Pb^2＋、Hg^2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。
A．NaOH　　　B．FeS　　　C．Na₂S

已知草酸镍晶体（NiC₂O₄·2H₂O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

②K_SP（CaF₂） =1.46×10^-10    ③当某物质浓度小于1.0×10^-5 mol/L时，视为完全沉淀
（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________。
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式               。
（3）pH的调控范围为              ，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成
（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式          ，证明Ni^2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是          ，当Ca²⁺沉淀完全时，溶液中c（F^－）>_____________（写出计算式即可）。
（5）操作a的内容是             。

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。

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。

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径，发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）以CO和CO₂分别与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇（CH₃OH）。你认为用哪种合成设计路线更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）____________；
（2）下图表示在恒容容器中230℃催化剂条件下，0.5molCO₂和1.5molH₂反应得到甲醇蒸气，产率达80%时的能量变化示意图。

①写出该反应的热化学方程式：_____________________。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________________。
a.容器中压强不变                          b.H₂的体积分数不变
c.c(H₂)=3c(CH₃OH)                          d.容器中气体密度不变
（3）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：负极______。

（4）“催化还原”反应制乙二醇（HOCH₂-CH₂OH）原理如下：
CH₃OOC-COOCH₃(g)+4H₂(g)HOCH₂-CH₂OH(g)+2CH₃OH(g)   △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究，下图表示乙二醇达平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况，则曲线丙对应的压强时P(丙)=___________。

（5）草酸二甲酯水解产物草酸(H₂C₂O₄)为二元中强酸。H₂C₂O₄水溶液中H₂C₂O₄、HC₂O₄-和C₂O₄^2-三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示曲线①代表的粒子是___________；草酸氢钾溶液中存在如下平衡：H₂OH⁺+OH^-，HC₂O₄-H⁺+C₂O₄^2-和___________；一定温度下，往CaC₂O₄饱和溶液[已知Ksp(CaC₂O₄=2.3×10^-9)]中加入少量CaCl₂固体，c(Ca²⁺)将_________，CaC₂O₄的溶解度将____________。（填“增大”“减小”或“不变”）

铁铜单质及其化合物的应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体，为制取纯净的CuCl₂•2H₂O，首先将其制成水溶液，然后按照如图步骤进行提纯：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：

	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
开始沉淀的pH	1.9	7.0	4.7
完全沉淀的pH	3.2	a	6.7

请回答下列问题：
（1）化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^﹣5mol/L时，沉淀就达到完全。已知Fe（OH）₂的K_sp约为1.0×10^﹣15，则a=          。
（2）加入氧化剂的目的是               ，X应选择            。
A．K₂Cr₂O₇   B．浓HNO₃   C．H₂O₂   D．KMnO₄
（3）加入的物质Y是           。
（4）设计实验从溶液Ⅲ中获得纯净的CuCl₂•2H₂O。简要描述实验步骤           。

25℃时，几种酸的电离平衡常数如下：

化学式	CH3COOH	H2CO3	HClO
电离平衡常数	1.8×10^-5	Ka1= 4.3×10^-7 Ka2= 5.6×10^-11	3.0×10^-8

回答下列问题：
（1）物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液：a.Na₂CO₃溶液，b.NaClO溶液，c.CH₃COONa溶液d.NaHCO₃溶液；pH由大到小的顺序是：_______________________（填编号）。
（2）常温下0.1mol/L的CH₃COOH溶液加水稀释过程中，下列各项的数值一定变小的是:__________。
A. c(H^＋)      B. c(H^＋)/c(CH₃COOH)    C. c(H^＋)·c(OH^－)   D. c(OH^－)/c(H^＋)
（3）体积均为10mL pH均为2的CH₃COOH溶液与一元酸HX溶液分别加水稀释至1000mL，稀释过程pH变化如图：稀释后， HX溶液中水电离出来的c（H^＋）_____（填“大于”、“等于”或“小于”）
CH₃COOH溶液中水电离出来的c（H^＋），理由是__________________________________。

（4）25℃时，测得CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液PH=6，则溶液中c（CH₃COO^-）－ c（Na⁺）=_______________________。（填准确数值）

下面是某课外小组从初选后的方铅矿【主要成分PbS，含少量黄铜矿（CuFeS₂）中提取硫磺、铜、铅的工艺流程：

（1）黄铜矿（CuFeS₂ ）中Fe元素的化合价为     ，提高方铅矿酸浸效率的措施有        （写出两种方法即可）。
（2）过滤过程中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、    ；单质A是    ；在此工艺操作中可循环利用的物质有铅和
（3）在酸性的FeC1₂溶液中加入H₂0₂溶液，其反应的离子方程式为         。
（4）PbS0₄与PbS加热条件下反应的化学方程式为．                    ．将沉淀PbSO₄与足量的碳酸钠溶液混合，沉淀可转化为PbCO₃,写出该反应的平衡常数表达式：K＝      。（己知Ksp(PbSO₄）="1.6x" 10^－5，Ksp(PbC0₃）=3.3x10^-14）
（5）铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO₂,电解质溶液为硫酸。铅蓄电池充放电的总反应方程式为：PbO₂+Pb+2H₂SO₄2PbS0₄+2H₂0,充电时，铅蓄电池阳极的电极反应式为         。

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