B.使0.05molBaSO4转化为BaCO3,发生的反应为BaSO4+CO32-
BaCO3+SO42-,根据图象,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,反应的平衡常数K1=
=0.04,若使0.05molBaSO4全部转化为BaCO3,则反应生成0.05molSO42-,
=K=0.04,则平衡时n(CO32-)=1.25mol,则至少需要Na2CO3的物质的量为1.25mol+0.05mol=1.3mol,B项正确;
C.0.05molBaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中存在大量的SO42-,平衡时CO32-的浓度大于SO42-,CO32-水解促进OH-的形成,因此溶液中浓度最小的是Ba2+,因此离子浓度大小关系为:
c(CO32-)>c(SO42-)>c(OH-)>c(Ba2+),C项正确;
D.BaSO4在BaCl2溶液中由于Ba2+的存在,使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动,因此在BaCl2溶液中的溶解度变小,Ksp只随温度的改变而改变,无论在水中还是BaCl2溶液中,Ksp值是不变的,D项错误;
答案选D。
【点睛】本题考查沉淀溶解平衡知识,同类型物质可直接根据Ksp数值比较溶解性情况,需注意B项是易错点,根据平衡常数计算的是平衡浓度,不是反应的起始浓度,计算初始浓度还需算上转化的浓度。
8.亚硝酸钙是一种阻锈剂,可用于燃料工业,某兴趣小组拟制备Ca(NO2)2并对其性质进行探究。
[背景素材]Ⅰ.NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O
Ⅱ.Ca(NO2)2能被酸性KMnO4溶液氧化成NO3-,MnO4-被还原为Mn2+
Ⅲ.亚硝酸不稳定,易分解,且有一定氧化性,在酸性条件下,Ca(NO2)2能将I-氧化为I2,2NO2-+4H++2I-=I2+2NO↑+2H2O,S2O32-能将I2还原为I-,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。
[制备氮氧化物]甲组同学拟利用如下图所示装置制备氮氧化物。
(1)仪器X的名称是________________。
(2)装置B中逸出的NO与NO2的物质的量之比为1:
1,则装置B中发生反应的化学方程式为__________,若其他条件不变,增大硝酸的浓度,则会使逸出的气体中n(NO)________n(NO2)(填“>”或“<”)。
[制备Ca(NO2)2]乙组同学拟利用装置B中产生的氮氧化物制备Ca(NO2)2,装置如图。
[测定Ca(NO2)2的纯度]丙组同学测定Ca(NO2)2的纯度(杂质不参加反应),可供选择的试剂:
a.稀硫酸b.c1mol·L-1的KI溶液c.淀粉溶液d.c2mol·L-1的Na2S2O3溶液e.c3mol·L-1的酸性KMnO4溶液
(3)利用Ca(NO2)2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是______(填字母序号)。
该测定方法发生反应的离子方程式为____________________________
(4)利用Ca(NO2)2的氧化性来测定其纯度的步骤:
准确称取mgCa(NO2)2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解,加入________,然后滴加稀硫酸,用c2mol/LNa2S2O3溶液滴定至溶液__________,读取消耗Na2S2O3溶液的体积,重复以上操作3次,(请用上述给出试剂补充完整实验步骤)。
若三次消耗Na2S2O3溶液的平均体积为VmL,则Ca(NO2)2纯度的表达式为__________。
【答案】
(1).分液漏斗
(2).2SO2+2HNO3+H2O=NO+NO2+2H2SO4(3).<(4).e(5).5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O(6).过量c1mo/LKI溶液并滴入几滴淀粉溶液(7).由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色(8).33C2V/500m×100%
【解析】
【分析】
(1)依据仪器构造分析作答;
(2)依据题意结合氧化还原反应的规律分析化学方程式,硝酸的浓度越大,生成的二氧化氮越多;
(3)酸性高锰酸钾有氧化性,且可根据颜色的变化来作为滴定终点;
(4)根据信息Ⅲ选用淀粉碘化钾作滴定指示剂,列出关系式进行分析计算。
【详解】
(1)仪器X是分液漏斗;
(2)根据题意,装置B中盛放的是硝酸,二氧化硫与硝酸反应放出一氧化氮和二氧化氮,若逸出的NO与NO2的物质的量之比为1∶1,则装置B中发生反应的化学方程式为2SO2+2HNO3+H2O=NO+NO2+2H2SO4,若其他条件不变,硝酸的浓度越大,生成的二氧化氮越多,则会使逸出的气体中n(NO)<n(NO2),
故答案为:
2SO2+2HNO3+H2O=NO+NO2+2H2SO4;<;
(3)①根据信息Ⅱ.Ca(NO2)2能被酸性KMnO4溶液氧化成NO3-,MnO4-被还原为Mn2+,利用Ca(NO2)2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是c3mol·L-1的酸性KMnO4溶液,其离子方程式为:
5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O,
故答案
:
e;5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O;
②根据信息Ⅲ.在酸性条件下,Ca(NO2)2能将I-氧化为I2,S2O32-能将I2还原为I-。
利用Ca(NO2)2的氧化性来测定其纯度,步骤为:
准确称取mgCa(NO2)2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解,加入过量c1mol·L-1的KI溶液、淀粉浓液,然后滴加稀硫酸,用c2mol·L−1的Na2S2O3溶液滴定至溶液颜色由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色,读取消耗Na2S2O3溶液的体积。
为减少误差,须重复以上操作3次,则若三次消耗Na2S2O3溶液的平均体积为VmL,则n(Na2S2O3)=c2mol·L−1×V×10-3L=c2V×10-3mol,因2NO2-+4H++2I-=I2+2NO↑+2H2O,所以2NO2-
I2
2S2O32-,则n[Ca(NO2)2]=
n(NO2-)=
n(Na2S2O3)=
c2V×10-3mol,m[Ca(NO2)2]=n[Ca(NO2)2]×132g/mol=66c2V×10-3g,故Ca(NO2)2纯度的表达式为
,
故答案为:
过量c1mo/LKI溶液并滴入几滴淀粉溶液;由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色;
。
【点睛】本题考查了物质的制备,含量测定的实验方案的设计。
本题的难点是利用Ca(NO2)2的氧化性来测定其纯度的步骤的设计与计算,可利用关系式法准确把握各物质之间的定量关系来作答,这要求学生有较高的实验设计与分析的能力。
9.一种含铝、锂、钴
新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3·CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下:
(1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中
Al,反应的离子方程式为__。
(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴。
则浸出钴的化学反应方程式为(产物中只有一种酸根)___。
在实验室模拟工业生产时,也可用盐酸浸出钴,但实际工业生产中不用盐酸,则不用盐酸浸出钴的主要原因是____________。
(3)过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3,碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用,请写出该反应的离子方程式_______。
(4)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同,请写出在过程IV中起的作用是________。
(5)仅从沉淀转化角度考虑,能否利用反应:
CoCO3+C2O42-=CoC2O4+CO32-将CoCO3转化为CoC2O4?
____(填“能”或“不能”),说明理由:
__________________[已知Ksp(CoCO3)=1.4×10-13,Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8]。
(6)CoO溶于盐酸可得粉红色
CoCl2溶液。
CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。
如图是粉红色CoCl2·6H2O晶体受热时,剩余固体质量随温度变化的曲线,A物质的化学式是___。
【答案】
(1).2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
(2).4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4
12CoSO4+Na2SO4+11H2O(3).Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2,污染环境(4).2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑(5).调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3(6).不能(7).该反应的平衡常数K=2.22×l0-6,转化程度极小(8).CoCl2•2H2O
【解析】
【分析】
操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质,将铝从废料中分离出来,过滤后得到含Co2O3•CoO的钴渣,再用酸溶解过滤后得到含Co3+及Al3+、Li+的滤液,通过调整溶液的pH得到Al(OH)3和LiF沉淀,再过滤得到含Co3+的滤液,再滴加Na2CO3溶液得到CoCO3沉淀,经过滤、洗涤沉淀,最后将CoCO3进行加热分解可得CoO粉末,据此解析。
【详解】
(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:
2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,
故答案为:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液Co2O3被还原为CoSO4,化学反应方程式为4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O。
在实验室模拟工业生产时,也可用盐酸浸出钴,但实际工业生产中不用盐酸,这是由于Co2O3·CoO具有氧化性,可氧化盐酸产生Cl2,污染环境,所以工业不用盐酸浸出钴,
故答案为:
4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4
12CoSO4+Na2SO4+11H2O;Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2,污染环境;
(3)碳酸根与铝离子发生双水解反应,生成氢氧化铝,该反应的离子方程式为2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑,
故答案为:
2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
(4)碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,
故答案为:
调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3;
(5)因该反应的平衡常数
,转化程度极小,所以不能将CoCO3转化为CoC2O4,
故答案为:
不能;该反应的平衡常数K=2.22×l0-6,转化程度极小
(6)A物质的化学式是CoCl2•xH2O,则83
65,x=2,所以A物质的化学式是CoCl2•2H2O,
故答案为:
CoCl2•2H2O。
10.镓(Ga)与铝位于同一主族,金属镓的熔点是29.8℃,沸点是2403℃,是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。
(1)工业上利用镓与NH3在1000℃高温下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),同时生成氢气,每生成lmolH2时放出10.3kJ热量。
写出该反应的热化学方程式_________。
(2)在密闭容器中充入一定量的Ga与NH3发生反应,实验测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图所示。
①图中A点和C点化学平衡常数的大小关系是:
KA_____KC,(填“<”、“=”或“>”),理由是___________________。
②在T1和P6条件下反应至3min时达到平衡,此时改变条件并于D点处重新达到平衡,H2
的浓度随反应时间的变化如下图所示(3〜4min的浓度变化未表示出来),则改变的条件为___________(仅改变温度或压强中的一种)。
(3)气相平衡中用组分的平衡分压(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作
Kp),用含P6的式子表示B点的Kp=_____________。
(4)电解精炼法提纯镓的具体原理如下:
以粗镓(含Zn、Fe、Cu杂质)为阳极,以高纯镓为阴极,以NaOH溶液为电解质,在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液,并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子氧化性顺序为:
Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+。
则电解精炼镓时阳极泥的成分是_____。
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2—,该反应的离子方程式为______GaO2—在阴极放电的电极反应式是_______________。
【答案】
(1).2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+