高考化学考点72化工流程中溶度积常数的计算必刷题.docx
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高考化学考点72化工流程中溶度积常数的计算必刷题
考点七十二化工流程中溶度积常数的计算
1.醋酸镍((CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。
一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下:
相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表:
(1)粉碎含镍废料的作用__________________________________
(2)酸浸过程中,lmolNiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。
写出该反应的化学方程式:
___。
(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式:
____。
(4)调节pH除铁、铝步骤中,溶液pH的调节范围是____。
(5)滤渣3主要成分的化学式是____。
(6)沉镍过程中,若c(Ni2+)=2.0mol.L-1,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为____g(保留一位小数)。
(7)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。
酸浸的最佳温度与时间分别为____℃、______min。
【答案】
【解析】
(1)将含镍原料粉碎可以提高镍的浸出率;
(2)酸浸过程中,1molNiS被硝酸氧化失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体,则生成NO和SO2,2.钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料,其制备工艺流程如下图所示:
(1)镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种,它们均极易与水发生反应。
写出MgC2发生水解反应的化学方程式:
_____;Mg2C3的电子式为_____。
(2)“混合溶液”环节,钛元素在不同pH下主要以种形式存在,如上图所示。
实际制备工艺中,先用氨水调节混合溶液的pH于2.5~3之间,再进行“沉淀”,则上图中曲线a对应钛的形式为______填化学符号);写出“沉淀”时的离子方程式:
_____。
(3)草酸氧钛钡晶体经蒸馏水数次洗涤后,证明它已被洗涤干净的实验方案为_____。
(4)工业上TiCl4和BaCO3通常用如下方法制备:
①先将金红石(TiO2)与过量焦炭混合,再通入Cl2)并加热到900℃制取TiCl4。
请写出该法制备TiCl4的化学方程式:
_____。
②BaCO3是将重晶石(主要成分为BaSO4)浸泡在Na2C03溶液中足够长时间来制备。
请问Na2CO3溶液的浓度至少要大于_____mol/L才能开始转化。
(已知常温下:
,略CO32-的水解)。
【答案】
(1)MgC2+2H2O=Mg(OH)2+C2H2;
(2)(3)TiOC2O4 (4)TiO(C2O4)22-+Ba2+ +4H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓(5)取最后一次洗涤液少量于试管中,向其中滴加AgNO3溶液,无白色沉淀生成证明草酸氧钛钡已被洗涤干净(6)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(7)2.58×10-4
3.工业上利用废镍催化剂(主要成分为Ni,还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如下:
(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施:
___________________________________;滤渣I的成分是CaSO4和____________________(填化学式)。
(2)除铁时,控制不同的条件可以得到不同的滤渣II。
已知滤渣II的成分与温度、pH的关系如图所示:
①若控制温度40℃、pH=8,则滤渣II的主要成分为___________(填化学式)。
②若控制温度80℃、pH=2,可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀(图中阴影部分),写出生成黄铁矾钠的离子方程式:
___________________________________________。
(3)已知除铁后所得100mL溶液中c(Ca2+)=0.01mol·L-1,加入100mLNH4F溶液,使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol·L-1,则所加c(NH4F)=_______mol·L-1。
[已知Ksp(CaF2)=5.29×10-9]
(4)加入有机萃取剂的作用是________________________。
【答案】把废镍催化剂粉碎、适当加热,适当增大酸的浓度或搅拌等SiO2FeOOH2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+6.6×10-2除去溶液中的Zn2+
②若控制温度80℃、pH=2,可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,依据氧化还原反应规律写出生成黄铁矾钠的离子方程式为:
2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+;
因此,本题正确答案是:
2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+;
(3)根据反应式Ca2++2F-=CaF2↓,沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F,根据Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×10-9,沉淀Ca2+后,溶液中c(F-)=,设加入c(NH4F)=cmol/L,则=;解得c=6.6×10-2,
因此,本题正确答案是:
6.6×10-2;
(4)根据流程图,加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+,因此,本题正确答案是:
除去溶液中的Zn2+。
4.
(1)一定温度下,Ksp[Mg3(PO4)2]=6.0×10-29,Ksp[Ca3(PO4)2]=6.0×10-26。
向浓度均为0.20mol·L-1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO4,先生成________沉淀(填化学式);当测得溶液其中一种金属阳离子沉淀完全(浓度小于10-5mol·L-1)时,溶液中的另一种金属阳离子的物质的量浓度为________。
(2)毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
①毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是________。
②加入NH3·H2O调节pH=8可除去________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含________(填化学式)。
加入H2C2O4时应避免过量,原因是________。
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.7
已知:
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
(3)已知25℃时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,向100mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400mL0.01mol·L-1Na2SO4溶液,下列叙述正确的是___(填字母)。
A.溶液中析出CaSO4沉淀,最终溶液中c(SO42-)比原来的大
B.溶液中无沉淀析出,溶液中c(Ca2+)、c(SO42-)都变小
C.溶液中析出CaSO4沉淀,溶液中c(Ca2+)、c(SO42-)都变小
D.溶液中无沉淀析出,但最终溶液中c(SO42-)比原来的大
【答案】Mg3(PO4)2<10-4mol·L-1可以增大反应物的接触面积,增大反应速率Fe3+Mg(OH)2、Ca(OH)2会导致生成BaC2O4沉淀,产品产量会减少D
5.钴被誉为战略物资,有出色的性能和广泛的应用。
以水钴矿(主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
Ⅰ.“酸浸”
(1)钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。
综合考虑成本,应选择的最佳工艺条件为_________、_________;滤渣①的主要成分为__________。
(2)Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4,化学方程式为______________________________。
Ⅱ.“净化除杂”分三步完成:
(3)除铁:
加入适量Na2SO4固体,析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12,离子方程式为_______________。
(4)除钙、镁:
加入适量NaF,当Mg2+恰好完全被除去(离子浓度等于10-5mol·L-1)时,c(Ca2+)=_____________mol·L-1(取两位有效数字)。
已知:
Ksp(MgF2)=7.4×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10。
(5)除铜:
加入适量Na2S2O3,发生反应2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,该反应的还原产物为___________。
Ⅲ.“萃取和反萃取”
(6)“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________(写化学式)。
(7)实验室称取100g原料(含钴11.80%),反萃取时得到浓度为0.036mol·L-1的CoCl2溶液5L,忽略损耗,钴的产率=______(产率=)。
【答案】12h90℃SiO2(二氧化硅)2Co2O3+4H2SO4(浓)4CoSO4+4H2O+O2↑2Na++6Fe3++4SO42-+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+2.0×10-5Cu2S、SNiSO4钴的产率=
6.金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”。
以钛铁矿(主要成分钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。
请回答下列问题。
(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C═2Fe+2TiO2+CO2↑,钛酸亚铁的化学式为_______________;钛酸亚铁和浓H2SO4反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成,该反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)上述生产流程中溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。
常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。
氢氧化物
Fe(OH)2
TiO(OH)2
Mg(OH)2
Ksp
8.0×10-16
1.0×10-29
1.8×10-11
①常温下,若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol/L,当溶液的pH等于_______时,Mg(OH)2开始沉淀。
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,该反应的离子方程式为___________________________________________________________。
(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的方程式为______________。
Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是_________。
【答案】FeTiO3FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O10TiO2++2H2O═TiO(OH)2↓(或H2TiO3)+2H+TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO隔绝空气
7.CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂。
可由水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取,其工艺流程如下:
已知:
①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等。
②流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀
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