高考化学化工流程全突破专题06化工流程题中有关溶度积计算对点专练.docx

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高考化学化工流程全突破专题06化工流程题中有关溶度积计算对点专练

专题06化工流程题中有关溶度积计算

1.镧系金属元素鈰(Ce)常见有+3、+4两种价态,鈰的合金耐高温,可以用来制造喷气推进器零件。

请回答下列问题:

(1)雾霾中含有的污染物NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成

物质的量之比为1∶1,试写出该反应的离子方程式_____________。

(2)用电解的方法可将上述吸收液中的

转化为稳定的无毒气体,同时再生Ce4+,其原理如图所示。

①无毒气体从电解槽的___________(填字母序号)口逸出。

②每生成标准状况下22.4L无毒气体,同时可再生Ce4+_____________mol。

(3)鈰元素在自然界中主要以氟碳鈰矿形式存在,其主要化学成分为CeFCO3。

工业上利用氟碳鈰矿提取CeCl3的一种工艺流程如下:

①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为______________。

②假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3∶1,试写出相应的化学方程式________________________________________。

③向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是________________________________________。

④常温下,当溶液中的某离子浓度

时,可认为该离子沉淀完全。

据此,在生成Ce(OH)3的反应中,加入NaOH溶液至pH至少达到____________时,即可视为Ce3+已完全沉淀。

⑤加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得固体无水CeCl3,其中NH4Cl的作用是_________________。

【答案】4Ce4++2NO+3H2O=4Ce3++NO2-+NO3-+6H+c61∶49CeO2+3CeF4+45HCl+3H3BO3=Ce(Br4)3↓+11CeCl3+6Cl2↑+27H2O避免Ce3+以Ce(BF4)3形式沉淀而损失(或将Ce3+全部转化为CeCl3,提高产率)9NH4Cl固体分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解

2.镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。

由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究,设计实验流程如下:

已知:

a.NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。

b.某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示:

M(OH)n

Ksp

pH

开始沉淀

沉淀完全

Al(OH)3

1.9×10-33

3.43

4.19

Fe(OH)3

3.9×10-38

2.53

2.94

Ni(OH)2

1.6×10-14

7.60

9.75

回答下列问题:

(1)根据表中数据判断步骤②依次析出的沉淀Ⅱ______和沉淀Ⅲ______(填化学式),则pH1___pH2(填“>”、“=”或“<”),控制两种沉淀析出可利用______(填序号)。

A.pH试纸B.石蕊指示剂C.pH计

(2)已知溶解度:

NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O,则步骤③的化学方程式是______。

步骤③后,过滤沉淀所需的玻璃仪器有_____________________。

(3)试写出步骤⑥的离子方程式____________________________________。

【答案】Fe(OH)3Al(OH)3

(2)由溶解度:

NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O和流程中的变化可知沉淀为溶解度小的NiC2O4•2H2O,则步骤③的化学方程式是NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O↓+2NaCl。

步骤③后,过滤沉淀所需的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。

(3)根据镍元素化合价变化由+2升高到+3,结合氧化还原反应的规律可知步骤⑥的离子方程式为2Ni(OH)2+2OH-+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl-。

3.钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。

从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下:

回答下列问题:

(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。

洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。

混合的实验操作是______________________________。

(2)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是__________;再向滤液加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为_____________。

(已知:

Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)

(3)用草酸“沉钪”。

25℃时pH=2的草酸溶液中

=__________(保留两位有效数字)。

写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式__________________________________。

[已知Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5]

(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_________________。

(5)废酸中含钪量为15mg·L-1,VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为____________。

【答案】将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却后再慢慢注入H2O2中,并不断搅拌Fe(OH)39.0×10-7mol·L-l3.8×10-22Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+2Sc2(C2O4)3+3O2

2Sc2O3+12CO20.023Vg

【解析】

(1)不同的液体在混合时,一般先加密度较小,易挥发的,后加密度大的、难挥发的,若混合时放热,则最后加受热易分解的,因此,混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却后再慢慢注入H2O2中,并不断搅拌;

(2)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子,洗涤“油相”已除去大量的钛离子,根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31,可以求出余下三种离子沉淀完全(离子浓度小于10-5mol/L)的pH,发现锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离

4.一种以含镍废料(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:

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

物质

20℃时溶解性(H2O)

Fe3+

1.1

3.2

CaSO4

微溶

Fe2+

5.8

8.8

NiF

可溶

A13+

3.0

5.0

CaF2

难溶

Ni2+

6.7

9.5

NiCO3

Ksp=9.60×10-6

(1)调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是______________。

(2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是_____________、__________________。

(3)酸浸过程中,1molNiS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________________________________。

(4)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。

(保留小数点后1位有效数字)。

(5)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为_______________。

【答案】5.0≤pH<6.7SiO2、CaSO4CaF2

NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O31.4 g70 ℃和120 min

5.四氧化三铅(Pb3O4,也可写作2PbO·PbO2)俗名“铅丹”或“红丹”,可用作防锈剂。

工业上以废旧铅酸电池的铅膏(主要成分是PbSO4和PbO2)为原料制备Pb3O4的流程如下:

(1)“还原”时的化学方程式为________。

(2)已知:

Ksp[PbCO3]=1.5×10-13。

若使溶液中Pb2+的浓度小于1×10-5mol·L-1,此时溶液中的c(CO32-)>________mol·L-1。

(3)为测定某样品四氧化三铅含量,称取样品0.1200g,加入足量的6mol·L-1HNO3充分溶解,过滤,得到含Pb2+的滤液和PbO2固体。

将固体PbO2连同滤纸一并置于另一只锥形瓶中,加入足量的醋酸和醋酸钠混合溶液,再加入过量KI,使PbO2充分氧化I-,以淀粉溶液作指示剂,用0.01000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,终点时用去30.00mL。

已知:

I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI。

①所加KI必须过量,原因是________。

②计算试样中Pb3O4的质量分数_____。

(写出计算过程)

【答案】PbO2+NaHSO3+H2SO4=PbSO4+NaHSO4+H2O1.5

10-8确保PbO2充分反应;过量KI会与I2发生反应:

I-+I2

I3-,过量KI可固定I285.6%

【解析】

(1)铅膏的主要成分是PbSO4和PbO2,根据流程,铅膏中加入NaHSO3、H2SO4后生成PbSO4,PbO2被还原成PbSO4,NaHSO3被氧化成NaHSO4,根据得失电子守恒和原子守恒,“还原”时的化学方程式为PbO2+NaHSO3+H2SO4=PbSO4+NaHSO4+H2O。

6.传统硅酸盐材料因其耐高温、抗腐蚀、强度高等优异性能,被广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。

某硅酸盐材料的主要成分为氧化钙、二氧化硅,并含有一定量铁、铝及镁的氧化物,某研究小组设计以下流程测定该硅酸盐材料中钙的含量(如下图所示)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

(金属离子浓度以0.1mol·L-1计)

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Ca(OH)2

Al(OH)3

Mg(OH)2

开始沉淀pH

2.7

7.6

12.3

4.0

8.0

完全沉淀pH

3.7

9.6

14.3

5.2

12.4

回答下列问题:

(1)酸浸后,加入双氧水所发生反应的离子方程式为_________________。

为提高钙的浸出率,可以采取的措施是________________________。

(任写一种)

(2)沉淀B的成份为_____________。

调节滤液Ⅰ的pH为4~5,加入的物质可以是_________。

A.CaCO3B.Ca(OH)2C.氨水D.MgO

(3)向滤液Ⅱ中加足量草酸铵溶液,在水浴上保温陈化2小时,冷却到室温,过滤、洗涤沉淀。

将得到的CaC2O4沉淀溶解在硫酸中,并稀释配成250mL溶液。

用移液管量取25.00mL溶液于锥形瓶中,用KMnO4标准溶液滴定。

滴定时发生反应的离子方程式为___________________________。

若实验中所取样品质量为4.00g,KMn

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