2019年高三化学冲刺复习主观题一遍过专题06Ksp专练(含解析)
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1、专题6 Ksp专练1Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:回答下列问题:(1)若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 mol/L,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成_(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。【答案】 Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO43-)=molL1=1.31017 molL1,c3(Mg2+)c
2、2(PO43-)(0.01)3(1.31017)2=1.71040Ksp Mg3(PO4)2,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀 【解析】(1)KspFePO4=c(Fe3+)c(PO43-)=1.310-2,则c(PO43-)1.310-17mol/L,QcMg3(PO4)2c3(Mg2+)c2(PO43-)(0.01)3(1.310-17)2=1.6910-401.01034,则无沉淀。2碳酸钠是一种重要的化工原料,主要采用氨碱法生产。回答下列问题:(1)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有BaCO3沉淀生成时溶液中 =_。已知Ksp(BaCO3)=2.6109,Ksp(
3、BaSO4)=1.11010。【答案】 24【解析】(1)在同一个溶液中,c(Ba2)相同,依据溶度积的数学表达式,则有=24。3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)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题:(1)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O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
4、时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于110-5mol/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Zn2浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2后果是 ,原因是 。【答案】(1)Fe3;2.7;6;Zn2和Fe2分离不开;Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近【解析】(1)双氧水具有强氧化性,能把铁氧化为铁离子,因此加入稀硫酸和双氧水,溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知,当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为105mol/L,则溶液中氢氧根的浓度,所以氢离子浓度是2103mol/L,pH2.7,因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2浓
5、度为0.1mol/L,根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为108mol/L,氢离子浓度是106mol/L,pH6,即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水,则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近,因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀,导致生成的氢氧化锌不纯,无法分离开Zn2和Fe2。4碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:(1)上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中为:_,已知Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510
6、-17。【答案】(1)4.710-7;【解析】(1)体系中既有氯化银又有碘化银时,存在沉淀转化平衡:AgI(s) +ClAgCl(s) +I。分子、分母同时乘以,有:,将Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17代入得:。5研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。(1)25,在0.10molL-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= molL-1.某溶液含0.020 molL-1Mn2+、0.10 molL-1H2S,当溶
7、液pH= 时,Mn2+开始沉淀。已知:Ksp(MnS)=2.810-13【答案】(1)0.043;5。【解析】根据图像可知,在pH=13时,c(S2-)=5.710-2mol/L,在0.10molL-1H2S溶液中,根据S元素守恒可知:c(S2-)+ c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol/L,而c(S2-)=5.710-2mol/L,因此c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol/L -5.710-2 mol/L= 0.043 mol/L。由于Ksp(MnS)=2.810-23,在某溶液c(Mn2+)=0.020 molL-1,则开始形成沉淀需要的S2-的浓度是c(S2-)= Ksp(M
8、nS)c(Mn2+)=2.810-130.020 mol/L=1.410-11mol/L,根据图像中c(S2-)与溶液的pH关系可知,此时溶液pH=5,Mn2+开始形成沉淀。6合金是建筑航空母舰的主体材料。(1)航母螺旋浆主要用铜合金制造。80.0gCuAl合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得到白色沉淀39.0,则合金中Cu的质量分数为 。为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有 。【答案】(1) 83.1% Al、Ni【解析】(1)白色沉淀为Al(OH)3,可
9、得Cu的质量分数为:(80.0g-27 gmol139.0g/78 gmol1)/80.0g100%= 83.1%根据题目所给图可以看出,Al3+在pH=3.4时开始转化为沉淀,说明合金中含Al,在pH为7.0、8.0时过滤沉淀,说明pH7.0到8.0范围内生成沉淀,根据图可以看出Ni2+在这个范围内转化为沉淀,说明合金中含Ni。7二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的_(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na
10、2CO3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SO42-,其原因是_(已知:Ksp(BaSO4)= 1.1 10-10 Ksp(BaCO3)= 5.1 10-9)【答案】(1)BaCl2BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量CO32时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其它合理答案)【解析】(1)在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的,使离子除尽;过量的离子在下一步中必须出去,故先加入BaCl2,除去硫酸根,过量的钡离子,加入Na2CO3除去。根据提供的Ksp数据,在后面加入碳酸钠时,发生BaSO4(s)+ CO32-(aq)=
11、BaCO3(s)+SO42-(aq)。8废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:(1)已知pH11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1. 0 molL-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31. 13. 2Fe25. 88. 8Zn25. 98. 9实验中可选用的试剂:30%H2O2、1. 0 molL-1HNO3、1. 0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验
12、步骤依次为:_;_;过滤;_;过滤、洗涤、干燥;900煅烧。【答案】 向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应 滴加1.0 molL-1NaOH,调节溶液pH 约为5(或3.2pH5.9),使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1. 0 molL-1NaOH,调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11),使Zn2沉淀完全【解析】向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应 滴加1.0 molL-1NaOH,调节溶液pH 约为5(或3.2pH5.9),使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1. 0 molL-1NaOH,调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11),使Zn2沉淀完全9锰酸锂离子蓄电池是第
13、二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量 Fe2O3、FeO、A12O3、SiO2等杂质)为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。 (1)已知:室温下,KspA1(OH)3=110-33,KspFe(OH)3=l10-39, pH=7.1 时 Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂时(室温)除去MnSO4液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1 l0-6mol /L),需调节溶液pH范围为_。【答案】 5.0pH7.1 【解析】(1)除杂时显然只能除去Fe3+和Al3+,不能损失Mn2+,由题意可知,室温下,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3
14、+,氢氧化铝完全变成沉淀时的KspAl(OH)3= 110-33=c(Al3+)c3(OH-),c(Al3+)=110-6mol/L,解得:c(OH-)=110-9 mol/L,则溶液c(H+)=l10-5 mol/L ,则pH=5;同理Fe(OH)3完全变成沉淀时,KspFe(OH)3= l10-39=c(Fe3+)c3(OH-),c(Fe3+)=110-6mol/L,解得:c(OH-)=110-11 mol/L,c(H+)=l10-3 mol/L ,则pH约为3,故pH范围是:5.0pH7.1。10为回收利用废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等),科研人员
15、研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示:已知:常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.7沉淀完全的pH3.79.79.2常温下,Ksp(CaF2)=2.710-11。请回答下列问题:(1)“操作B”的过程是,先在4050加入H2O2,其作用是_(用离子方程式表示);再调pH至3.77.7,操作B可除去溶液中的_(填元素名称)元素。(2)操作C可除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-,浓度为3.010-3molL-1,则溶液中_。【答案】2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2O 铁 1.010
16、-3 【解析】(1)“操作B”的过程是,先在4050加入H2O2,其作用是使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2O;根据表格分析,调pH至3.77.7, 沉淀有Fe(OH)3和Fe(OH)2,操作B可除去溶液中的铁元素,故答案为:2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2O;铁。(2)根据常温时CaF2的溶度积常数为2.710-11可知,溶液中F-浓度为310-3molL-1,则Ca2+的浓度为2.71011/(3103)2=310-6mol/L,所以则溶液中c(Ca2+)/c(F)=3106/3103=1.010-3,故答案为:1.0
17、10-3。11镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。下列流程采用废旧锂离子电池正极材料(正极一般以铝箔作为基底,两侧均匀涂覆正极材料,正极材料包括一定配比的正极活性物质,如钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等)制备镍钴锰酸锂三元正极材料()回答下列问题:(1)已知溶液中的浓度为,缓慢通入氨气,使其产生沉淀,列式计算沉淀完全时溶液的_(已知离子沉淀完全时,溶液体积变化忽略不计)【答案】 9.15 【解析】(1)沉淀完全时,mol/L,。12锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3,还含有 PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示:已知
18、: 浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外,还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等;常温下:Ksp(CuS)=1.2710-36,Ksp(PbS)=9.0410-29;溶液中离子浓度小于或等于1.010-5mol/L时,认为该离子沉淀完全。 (1)常温下,“除铜、铅”时,Cu2+和Pb2+均沉淀完全,此时溶液中的c(S2-)不低于_。所加Na2S也不宜过多,其原因为_。【答案】 9.0410-24mol/L 【解析】 (1)常温下:Ksp(CuS)=1.2710-36,Ksp(PbS)=9.0410-29,常温下,“除铜、铅”时,Cu2+和Pb2+均沉淀完全,溶度积常数可知,当铅
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