高中化学探究沉淀溶解填空题

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                 。

铁及其化合物有着广泛用途。
（1）将饱和三氯化铁溶液滴加至沸水中可制取氢氧化铁胶体，写出制取氢氧化铁胶体的化学方程式                                              。
（2）含有Cr₂O₇^2-的废水有毒，对人畜造成极大的危害，可加入一定量的硫酸亚铁和硫酸使Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺，该反应的离子方程式为                            。然后再加入碱调节溶液的pH在6-8 之间，使Fe³⁺和Cr³⁺转化为Fe(OH)₃、Cr(OH)₃沉淀而除去。
（3）铁镍蓄电池又称爱迪生蓄电池，放电时的总反应为Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂，充电时阳极附近的pH             (填：降低、升高或不变)，放电时负极的电极反应式为               。
（4）氧化铁是重要的工业原料，用废铁屑制备氧化铁流程如下：

①铁屑溶于稀硫酸温度控制在50～80⁰C的主要目的是                     。
②写出在空气中煅烧FeCO₃的化学方程式为                                 。
③FeCO₃沉淀表面会吸附S0₄^2-,需要洗涤除去。
洗涤FeCO₃沉淀的方法是                                                 。
判断沉淀是否洗净的方法是                                              。

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                  。

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          。

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：________________________。

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_______。

(16分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO₂）、次氯酸的电离常数K_a分别为： 7.1×10^-4， 2.98×10^-8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c(H⁺)将      （填“不变”、“增大”、“减小”）；K_a值将（填“不变”、“增大”、“减小”）      。写出HNO₂、HClO、NaNO₂、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式                         。
（2）羟胺(NH₂OH) 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。已知NH₂OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH₃在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因        。
（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为          。
（4）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是          。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为          。
（5）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）
（6）某液氨-液氧燃料电池示意图如下，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗氨气的质量为      。（假设溶液电解前后体积不变）

（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______________。

CrO₃主要用于电镀工业，做自行车、仪表等日用五金电镀铬的原料。CrO₃具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示。

请回答下列问题：
（1）B点时剩余固体的化学式是____________。
（2）加热至A点时反应的化学方程式为______________________________。
（3）CrO₃具有两性，写出CrO₃溶解予KOH溶液的反应化学方程式____________________。
（4）三氧化铬还用于交警的酒精测试仪，以检查司机是否酒后驾车。若反应后红色的CrO₃变为绿色的Cr₂（SO₄）₃，酒精被完全氧化为CO₂，则其离子方程式为_______________。
（5）由于CrO₃和K₂Cr₂O₇均易溶于水，所以电镀废水的排放是造成铬污染的主要原因。某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如图：

①A为电源___________极，阳极区溶液中发生的氧化还原反应为________________________。
②已知电解后阳极区溶液中c（Fe^3＋）为2.0×10^－13 mol·L^－1，则c（Cr^3＋）为__________mol·L^－1。{已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Cr（OH）₃]＝6.0×10^－31}

（共14分）（1）美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程。

写出电池放电时的正极反应式为                                 。
（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb₂S₃）是其主要矿物。某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题。流程如图：

①写出锑元素在周期表中的位置                  。
②“工业三废”指的是                          。
③电解过程中阳极主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺。请写出阴极的电极反应式           。
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式         。
⑤已知浸出液中除Sb³⁺外，还有Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子，其中c(Cu²⁺)=1.6×10^－3mol·L^－1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu²⁺刚好完全沉淀，则c(S^2－)=      。（已知K_sp(CuS)=8×10^－45  K_sp(PbS)=3.4×10^－28）
⑥还原除砷的原理是：在大于4mol·L^－1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl₃被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式:
AsCl₃ +   Na₃PO₂ +   HCl +   H₂O =   As ↓+   H₃PO₃ +   NaCl