8.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀。
根据上述实验事实,下列说法中,不正确的是()
A.溶解度MnS<PbS
B.MnS存在沉淀溶解平衡MnS(s)
Mn2+(aq)+S2-(aq)
C.Cu2+转化为沉淀的原理为MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq)
D.沉淀转化能用于除去溶液中的某些杂质离子
9.MnCl2溶液中常含有Cu2+离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使Cu2+离子形成CuS沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。
根据上述实验事实,可推知MnS具有的相关性质是()
A.具有吸附性B.溶解度与CuS相同
C.溶解度大于CuSD.溶解度小于CuS
10.已知25℃时,Mg(OH)2的Ksp=5.6×10-12,MgF2的Ksp=7.4×10-11。
下列说法正确的是()
A.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
B.25℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者c(Mg2+)大
C.25℃时,Mg(OH)2固体在同体积同浓度的氨水和NH4Cl溶液中的Ksp比较,前者小
D.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入饱和NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化成MgF2
11.常温下,CaSO4[Ksp(CaSO4)=9×10-6]在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是()
A.在任何溶液中,c(Ca2+)·c(SO42-)均相等
B.d点溶液通过蒸发可以变到c点
C.b点对应的Ksp大于a点对应的Ksp
D.b点将有沉淀生成,平衡后溶液中c(SO42-)一定小于3×10-3mol·L-1
12.常温时,向一定量的硫酸铜溶液中滴加pH="11"的氨水,当Cu2+完全沉淀时,消耗氨水的体积为V,下列说法正确的是(已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)()
A.若将氨水加水稀释,则稀释过程中,c(NH4+)/c(NH3▪H2O)始终保持增大
B.滴加过程中,当溶液中c(Cu2+)=2.2×10-2mol/L时,溶液的pH=9
C.滴加过程中,当溶液的pH="7"时,溶液中2c(NH4+)=c(SO42-)
D.若滴加pH="11"的NaOH溶液,Cu2+完全沉淀时消耗溶液的体积小于V
13.工业回收铅蓄电池中的铅,常用Na2CO3或NaHCO3溶液处理铅膏(主要成分PbSO4)获得PbCO3:
PbSO4(s)+CO32—(aq)
PbCO3(s)+SO42—(aq)K=2.2×105。
经处理得到的PbCO3灼烧后获得PbO,PbO再经一步转变为Pb。
下列说法正确的是()
A.PbSO4的溶解度小于PbCO3
B.处理PbSO4后,Na2CO3或NaHCO3溶液的pH升高
C.若用等体积、等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别处理PbSO4,Na2CO3溶液中的PbSO4转化率较大
D.整个过程涉及一个复分解反应和两个氧化还原反应
14.下列反应的发生与沉淀溶解平衡或盐类水解平衡的移动无关的是()
A.硝酸银溶液与盐酸反应生成氯化银
B.镁条与氯化铵溶液反应生成氢气
C.盐酸与碳酸钙反生成二氧化碳
D.硫酸铝溶液和小苏打溶液反应生成二氧化碳
二、非选择题
15.硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。
以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)Na2B4O7·10H2O中B的化合价为________________;
(2)Na2B4O7易溶于水,也较易发生水解:
B4O72-+7H2O
4H3BO3(硼酸)+2OH-,(硼酸在常温下溶解度较小)。
写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式:
_________________________________;
(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式_________________;
(4)加入MgO的目的是_____________________;
(5)己知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃)
溶解度(g)
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
操作“A”是将MgSO4:
和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明“操作A”步骤为____________________;
(6)Na2B4O7·10H2O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”(该过程B的化合价不变)。
①写出NaBH4的电子式_____________;
②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力,其定义是:
每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。
NaBH4的有效氢含量为_____(计算结果保留两位小数);
③在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式_______________。
16.草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。
一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC2O4的工艺流程如下:
:
(1)“550℃焙烧”的目的是______________________;
(2)“浸出液”的主要成分是_____________________;
(3)“钴浸出”过程中Co3+转化为Co2+,反应的离子方程式为_____________________;
(4)“净化除杂1”过程中,先在40~50℃加入H2O2,其作用是___________________________(用离子方程式表示);再升温至80~85℃,加入Na2CO3溶液,调pH至4.5,“滤渣1”主要成分的是
_____________________;
(5)“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去,若所得滤液中c(Ca2+)=1.0×l0-5mol/L,则滤液中c(Mg2+)为________________[已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10];
(6)为测定制得样品的纯度,现称取1.00g样品,将其用适当试剂转化,得到草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液,再用过量稀硫酸酸化,用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定,达到滴定终点时,共用去KMnO4溶液26.00mL,则草酸钴样品的纯度为__________________。
17.以菱镁矿(主要成分为MgCO3、含少量FeCO3、SiO2)制备高纯氧化镁的流程如下图所示:
己知:
25℃时,指示剂变色pH范围和几种氢氧化物的ksp及pH的关系如下表:
指示剂
酚酞
甲基酸
变色范围(pH)
8.2-10.0
3.1-4.4
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀时pH
1.1
5.9
8.4
沉淀完全时pH
3.7
9.6
10.2
溶度积常数
4×10-34
8×10-16
2×10-13
(1)操作II和III中涉及的分离方法分别是____________、_______________;
(2)残渣I的主要成分是____________,加入H2O2的过程中可观察到的现象是___________,其中发生的离子反应方程式是_________________________;
(3)MgSO4和木炭在800℃煅烧时,只生成MgO和两种气体,将混合气体通入NaOH溶液时,气体被完全吸收。
煅烧时发生反应的化学方程式是_____________;
(4)采用滴定法测定溶液II与加入氨水的最佳体积比,可以减少氨水的消粍和Mg2+的损失。
实验中应选取_______________指示剂,加入氨水是为了沉淀溶液II中的___________离子,若终点时该离子浓度=1.0×10-5mol·L-1,则溶液III的pH=_____________(己知:
lg2=0.3)。
18.工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。
常用的处理方法有还原沉淀法,该法的工艺流程为:
CrO42-
Cr2O72-
Cr3+(紫色)
Cr(OH)3(蓝色)
其中第①步存在平衡:
2CrO42-(黄色)+2H+
Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显______________色;
(2)第②步中,还原0.1molCr2O72-离子,需要________g的FeSO4;
(3)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是_______________________;
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)
(4)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至________________________________;
(5)已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。
分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4作指示剂,用AgNO3溶液滴定。
滴定过程中首先析出沉淀________________________________。
参考答案
1.【答案】C
【解析】
析出沉淀时,银离子浓度至少为:
AgCl溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)÷c(Cl−)=1.56×10−10÷0.010mol/L=1.56×10-8mol/L,AgBr溶液中c(Ag+)=Ksp(AgBr)÷c(Br−)=7.7×10−13÷0.010mol/L=7.7×10-11mol/L,Ag2S溶液中c(Ag+)=
,c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为:
S2-、Br-、Cl-,答案选C。
注意根据溶解度判断生成沉淀的先后顺序时,需要明确组成不相似的物质,不能直接根据溶度积判断,为易错点。
2.【答案】B
【解析】
Ag2SO4刚好为100ml的饱和溶液,因为c(Ag+)=0.034mol•L-1,则c(SO42-)=0.017mol•L-1;当加入100mL0.020mol•L-1Na2SO4溶液后,c(SO42-)=
=0.0185mol•L-1,c(Ag+)=0.017mol•L-1,若没有沉淀析出,则混合后银离子浓度为原来的一半,硫酸根离子浓略有增大,由此可以看出应为B图象,此时Q=c(SO42-)•c2(Ag+)=0.0185×(0.017)2=5.346×10-6<Ksp=2.0×10-3,则该溶液中没有沉淀析出,故选B。
3.【答案】D
【解析】
已知Ksp=2×10-20,c(Cu2+)=0.02mol•L-1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,
则c(Cu2+)×c2(OH-)≥2×10-20,所以c(OH-)≥
=10-9(mol/L),应调节溶液pH大于5,故选D。
考查难溶电解质的溶解平衡,侧重于浓度的计算,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,应满足c(Cu2+)×c2(OH-)≥2×10-20,以此计算溶液的c(OH-),可确定溶液的pH。
4.【答案】B
【解析】
A.pM相等时,图线中p(CO32-)数值越大,实际浓度越小,因此,MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小,故A错误;B.pM数值越大,实际浓度越小,则c点可表示MgCO3的不饱和溶液,pM>p(CO32-),所以c(Mg2+)<c(CO32-),故B正确;C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,pM<p(CO32-),所以c(Ca2+)>c(CO32-),故C错误;D.a点可表示MnCO3的饱和溶液,pM=p(CO32-),所以c(Mn2+)=c(CO32-),故D错误;故选B。
本题主要考查沉淀溶解平衡曲线,题目难度中等,掌握图线中pc(CO32-)、pM数值越大,实际浓度越小是解题的关键,注意掌握难溶物溶解平衡及其影响,试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
5.【答案】A
【解析】A、其饱和溶液中阴阳离子浓度相等,ac两点阴阳离子浓度不相等,故A错误;B、a、c两点温度相同,Ksp是一常数,温度不变Ksp不变,在曲线上的任意一点Ksp都相等,故B正确;C、根据图示数据,可以看出b点Qc=2×l0-5>Ksp,所以会生成沉淀,后溶液中c(SO42-)一定小于3×10-3mol•L-1,故C正确;D、d点为不饱和状态,钙离子浓度较小,如加入适量CaCl2固体,钙离子浓度增大,此时硫酸根离子浓度不变,则可以变到c点,故D正确;故选A。
本题考查了沉淀溶解平衡的应用,图象分析应用,溶度积计算分析,平衡移动方向的判断,关键是计算混合溶液中钙离子浓度和硫酸根离子浓度。
6.【答案】C
【解析】
CaCO3固体的溶液中存在溶解平衡:
CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq),加入少量稀盐酸可与CO32-促使溶解平衡正向移动,故溶液中c(CO32-)减小,c(Ca2+)及c(H+)增大,Ksp(CaCO3)只与温度有关,不变,只有C正确;故选C。
7.【答案】B
【解析】
A.溶度积常数只与温度有关系,A错误;B.根据氯化银的溶度积常数可知AgCl的悬浊液中c(Cl-)=
4×10-5.5mol/L,B正确;C.将0.001mol·L-1AgNO3溶液滴入0.001mol·L-1的KCl,浓度熵=10-6>1.6×10-10,有沉淀析出,C错误;D.向AgCl的悬浊液中加入NaBr溶液,白色沉淀转化为淡黄色,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),D错误,答案选B。
8.【答案】A
【解析】A.根据题意,含有Cu2+、Pb2+等金属离子的溶液中添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,说明溶解度PbS<MnS,错误;B.MnS存在沉淀溶解平衡,平衡方程式为MnS(s)
Mn2+(aq)+S2-(aq),正确;C.Cu2+转化为沉淀的原理为MnS(s)
Mn2+(aq)+S2-(aq),与Cu2+形成CuS后,平衡正向移动,促进MnS溶解,反应方程式为MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq),正确;D.根据题意,可以利用沉淀转化的原理除去溶液中的某些杂质离子,正确;故选A。
9.【答案】C
【解析】通过添加过量难溶电解质MnS,可使Cu2+离子形成CuS沉淀,根据沉淀容易向更难溶的方向转化可知MnS的溶解度大于CuS,答案选C。
10.【答案】A
【解析】A、存在Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),加入氯化铵,NH4+消耗OH-,促使平衡向正反应方向进行,c(Mg2+)增大,故正确;B、根据Ksp大小,同一种形式Ksp越大,溶解度越大,因此后者c(Mg2+)大,故说法错误;C、Ksp只受温度的影响,两种溶液中Ksp不变,故错误;D、当c2(F-)×c(Mg2+)>Ksp(MgF2),就会出现沉淀的转化,故错误。
11.【答案】D
【解析】A.CaSO4饱和溶液中c(Ca2+)=c(SO42-),若加Na2SO4固体,c(SO42-)增大,c(Ca2+)减小,c(SO42-)>c(Ca2+),故A错误;B.d为不饱和溶液,蒸发时硫酸根的浓度会增大,所以d点溶液通过蒸发不能变到c点,故B错误;C.Ksp是一常数,温度不变Ksp不变,在曲线上的任意一点Ksp都相等,故C错误;D.根据图示数据,可以看出b点Qc=2×l0-5>Ksp,所以会生成沉淀,平衡向生成沉淀的方向进行,由于b点c(Ca2+)>c(SO42-),生成沉淀时两者减少的离子数目相同,Ksp(CaSO4)=9×10-6,则平衡后(Ca2+)>c(SO42-),c(SO4-)小于3×l0-3mol/L,故D正确;故选D。
12.【答案】A
【解析】A、存在:
NH3·H2O
NH4++OH-,加水稀释促进电离,n(NH4+)增大,n(NH3·H2O)减小,因此比值增大,故正确;B、根据Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-),解得c(OH-)=10-9mol·L-1,因此c(H+)=10-14/10-9=10-5mol·L-1,pH=5,故错误;C、根据电荷守恒,有c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),因为pH=7,则c(H+)=c(OH-),因此有c(NH4+)=2c(SO42-),故错误;D、pH相同,强电解质的浓度小于弱电解质的浓度,NH3·H2O是弱电解质,Cu2+完全沉淀时消耗的溶液的体积大于V,故错误。
13.【答案】C
【解析】A.根据方程式,PbCO3的溶解度小于PbSO4,故A错误;B.处理PbSO4后,Na2CO3或NaHCO3溶液转变为硫酸钠溶液,pH降低,故B错误;C.若用等体积、等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别处理PbSO4,碳酸氢钠的电离程度较小,碳酸根离子浓度较小,而碳酸钠中碳酸根离子浓度较大,Na2CO3溶液中的PbSO4转化率较大,故C正确;D.整个过程涉及两个复分解反应:
PbSO4(s)+CO32—(aq)
PbCO3(s)+SO42—(aq)和PbCO3灼烧后获得PbO,一个氧化还原反应:
PbO转变为Pb,故D错误;故选C。
14.【答案】A
【解析】A.硝酸银溶液与盐酸反应生成氯化银满足复分解进行的体积,与沉淀溶解平衡或盐类水解平衡的移动无关,故A正确;B.氯化铵溶液水解显酸性,加入镁条,溶液中的氢离子浓度减小,促进水解,与盐类水解平衡的移动有关,故B错误;C.碳酸钙在水中存在溶解平衡,加入盐酸,碳酸根离子浓度减小,促进溶解,与沉淀溶解平衡有关,故C错误;D.硫酸铝溶液水解显酸性,小苏打溶液水解显碱性,混合后相互促进水解,与盐类水解平衡的移动有关,故D错误;故选A。
15.【答案】+3Na2B4O7+H2SO4+5H2O=Na2SO4+H3BO3↓ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+调节溶液的pH值,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去蒸发浓缩、趁热过滤
0.21BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-
【解析】硼镁泥主要成份是MgO,还有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,加MgO调节pH,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤,滤渣B含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2,蒸发浓缩滤液,趁热过滤,滤渣C为硫酸钙晶体,滤液中含镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体。
(1)Na2B4O7•10H2O中,钠的化合价+1价,氧元素化合价-2价,元素化合价代数和为0计算得到B的化合价为:
2×(+1)+4x+(-2)×7=0,x=+3,故答案为:
+3;
(2)Na2B4O7易溶于水,也较易发生水解:
B4O72-+7H2O
4H3BO3(硼酸)+2OH-,(硼酸在常温下溶解度较小