(2015·山东理综,11A)
2.[2015·全国卷Ⅰ,28
(1)
(2)]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)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为________。
(2)上述浓缩液中主要含有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)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×
10-17。
答案
(1)MnSO4(或Mn2+)
(2)4.7×10-7
3.[2015·全国卷Ⅱ,26(3)(4)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如下表所示:
溶解度/(g/100g水)
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列问题:
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过______________________分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、______________和______________,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为______________________________,其原理是___________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。
若上述过程不加H2O2后果是___________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
答案 (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在足量的空气或氧气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH被氧化成MnO2
(4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
解析 (3)由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大,而NH4Cl的溶解度受温度影响较小,所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离ZnCl2和NH4Cl的混合物;根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH都不溶于水,可确定滤渣的主要成分;碳粉在足量的空气或氧气中燃烧转变为CO2,MnOOH在足量的空气或氧气中加热转变为MnO2,因此得到较纯的MnO2最简便的方法是在足量空气或氧气中加热滤渣。
(4)铁溶于稀硫酸生成Fe2+,Fe2+被双氧水氧化为Fe3+。
Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,则铁刚好完全沉淀时,c(OH-)=
mol·L-1
≈4.64×10-12mol·L-1,则c(H+)=
=
mol·L-1≈2.16×10-3mol·L-1,pH=2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,锌开始沉淀时,c(OH-)=
mol·L-1=10-8mol·L-1,
则,c(H+)=
=
mol·L-1=10-6mol·L-1,pH=6;Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,若不加H2O2,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。
4.[2015·山东理综,31
(1)
(2)]毒重石的主要成分为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________。
实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的________。
a.烧杯b.容量瓶
c.玻璃棒d.滴定管
(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
3.2
已知:
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
答案
(1)增大接触面积从而使反应速率加快 ac
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量降低
解析
(1)充分研磨的目的是增大反应物的接触面积,从而使反应速率加快。
配制一定质量分数的溶液,可以算出所需37%的盐酸及水的体积,然后在烧杯中稀释,为使溶液混合均匀,要用玻璃棒进行搅拌。
(2)根据流程图及表格中数据可知,加入NH3·H2O调节pH=8时,只有Fe3+完全沉淀而除去。
加入NaOH,调节pH=12.5,对比表格中数据可知,此时Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。
根据Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,H2C2O4过量时Ba2+会转化为BaC2O4沉淀,从而使BaCl2·2H2O的产量降低。
5.[2015·江苏,18
(1)
(2)]软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2===MnSO4。
(1)质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。
(2)已知:
Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。
室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。
答案
(1)4.48
(2)5.0<pH<7.1
解析
(1)n(MnO2)=
=0.2mol,由题给反应可知,最多氧化0.2molSO2,标准状况下其体积为4.48L。
(2)使Al3+完全除去时c(OH-)=
=
=1×10-9mol·L-1,此时溶液pH=5;使Fe3+完全除去时c(OH-)=
=
≈1.4×10-11mol·L-1,此时溶液pH≈3.1;而pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀,所以调节溶液的pH范围为5.02.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①调节pH法
如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至7-8左右,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
。
②沉淀剂法
如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为Cu2++H2S===CuS↓+2H+。
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O。
②盐溶液溶解法
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·H2O。
(3)沉淀的转化
①实质:
沉淀溶解平衡的移动。
②规律:
一般说来,溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。
沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
但溶解度小的沉淀在一定条件下也可以转化为溶解度大的沉淀。
③应用
a.锅炉除垢:
将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为
CaSO4(s)+CO
(aq)===CaCO3(s)+SO
(aq)。
b.矿物转化:
CuSO4溶液遇PbS转化为CuS,离子方程式为
Cu2+(aq)+PbS(s)===CuS(s)+Pb2+(aq)。
(1)由难溶的沉淀转化为较难溶的沉淀是比较容易实现的一种转化。
如在PbI2悬浊液中,加入AgNO3溶液后,PbI2(s)+2Ag+(aq)
2AgI(s)+Pb2+(aq),K转=
=
=
1,所以只要较低物质的量浓度的Ag+即可消耗I-,从而使PbI2不断溶解,最终完全转化为更难溶的沉淀AgI。
(2)由难溶的沉淀转化为较易溶的沉淀是比较难以实现的一种转化,前提是“两种沉淀的溶解度相差不是很大”。
如虽然