1、专题 6 Ksp 专练1Li 4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 FeTiO3，还含有少量MgO、SiO 2等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题：（1）若“滤液”中 c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加 1 倍） ，使 Fe3+恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3+)=1.010-5 mol/L，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成_（列式计算） 。FePO4、Mg 3(PO4)2的 Ksp 分别为 1.310-22、1.010 -24。【答案】 Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO 43-)=251.0molL
2、1=1.31017 molL1，c 3(Mg2+)c2(PO43-)(0.01) 3(1.31017)2=1.71040K sp Mg3(PO4)2，因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀 【解析】（1）KspFePO 4=c(Fe3+)c(PO43-)=1.310-2，则 c(PO43-) sp3KcFe1.310 -17mol/L，QcMg 3(PO4)2c 3(Mg2+)c2(PO43-)(0.01) 3(1.310-17)2=1.6910-401.010 34，则无沉淀。2碳酸钠是一种重要的化工原料，主要采用氨碱法生产。回答下列问题：（1）向含有 BaSO4固体的溶液中滴加 Na2CO3
3、溶液，当有 BaCO3沉淀生成时溶液中234COSc（ ）（ ）=_。已知 Ksp(BaCO3)=2.6109， Ksp(BaSO4)=1.11010。【答案】 24【解析】 （1）在同一个溶液中，c(Ba 2 )相同，依据溶度积的数学表达式，则有=24。3酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO 2，ZnCl 2和 NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生 MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g 水）化合物Zn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Ksp 近似值 10-17 10-17 10-39
4、回答下列问题：（1）用废电池的锌皮制备 ZnSO47H2O 的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和 H2O2溶解，铁变为_，加碱调节至 pH 为 时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于 110-5mol/L 时，即可认为该离子沉淀完全） ；继续加碱调节至 pH 为_时，锌开始沉淀（假定 Zn2 浓度为 0.1mol/L） 。若上述过程不加 H2O2后果是 ，原因是 。【答案】 （1）Fe 3 ；2.7；6；Zn 2 和 Fe2 分离不开；Fe（OH） 2和 Zn（OH） 2的 Ksp 相近【解析】（1）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据
5、氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为 105mol/L，则溶液中氢氧根的浓度 ，所以氢离子浓度是 2103mol/L，pH2.7，因此加碱调节 pH 为 2.7时铁刚好完全沉淀。Zn 2 浓度为 0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为10 8mol/L，氢离子浓度是 106mol/L，pH6，即继续加碱调节 pH 为 6 时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开 Zn2 和 Fe2 。4碘及其化合物在合成
6、杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：（1）上述浓缩液中含有 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）=1.810 -10，K sp（AgI）=8.510 -17。【答案】 （1）4.710 -7；【解析】（1）体系中既有氯化银又有碘化银时，存在沉淀转化平衡：AgI(s) +Cl AgCl(s) +I 。分子、分母同时乘以 ，有： ，将 Ksp（AgCl）=1.810 -10，K sp（AgI）=8.510 -17代入得： 。5研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。（1）25，在 0.10m
7、olL-1H2S 溶液中，通入 HCl 气体或加入 NaOH 固体以调节溶液 pH，溶液 pH 与 c(S2-)关系如图（忽略溶液体积的变化、H 2S 的挥发） 。pH=13 时，溶液中的 c(H2S)+c(HS-)= molL-1.某溶液含 0.020 molL-1Mn2+、0.10 molL -1H2S，当溶液 pH= 时，Mn 2+开始沉淀。已知：Ksp(MnS)=2.810 -13【答案】（1）0.043；5。【解析】根据图像可知，在 pH=13 时，c(S 2-)=5.710-2mol/L，在 0.10molL-1H2S 溶液中，根据 S 元素守恒可知：c(S 2-)+ c(H2S)
8、+c(HS-)=“0.1“ mol/L，而 c(S2-)=5.710-2mol/L，因此 c(H2S)+c(HS-)=“0.1“ mol/L -5.710-2 mol/L= 0.043 mol/L。由于 Ksp(MnS)=2.810-23，在某溶液 c(Mn2+)=“0.020“ molL-1，则开始形成沉淀需要的 S2-的浓度是 c(S2-)= Ksp(MnS)c(Mn2+)=2.810-130.020 mol/L=1.410-11mol/L，根据图像中 c(S2-)与溶液的 pH 关系可知，此时溶液 pH=5，Mn 2+开始形成沉淀。6合金是建筑航空母舰的主体材料。（1）航母螺旋浆主要用铜
9、合金制造。80.0gCuAl 合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀 39.0，则合金中 Cu 的质量分数为 。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用 NaOH 溶液调节 pH，当 pH3.4 时开始出现沉淀，分别在 pH 为 7.0、8.0 时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有 。【答案】（1） 83.1% Al、Ni【解析】（1）白色沉淀为 Al(OH)3,可得 Cu 的质量分数为：(80.0g-27 gmol 139.0g/78 gmol1)/80.0g100%= 83.1%根据题目所给图可以看出，Al 3+在 pH=3.4 时开始转化为沉淀，说明合金中含
10、 Al，在 pH 为 7.0、8.0 时过滤沉淀，说明 pH7.0 到 8.0 范围内生成沉淀，根据图可以看出 Ni2+在这个范围内转化为沉淀，说明合金中含 Ni。7二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产 ClO2 方法。用于电解的食盐水需先除去其中的 Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的_（填化学式） ，至沉淀不再产生后，再加入过量的 Na2CO3 和 NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的 SO42-，其原因是_（已知：Ksp(BaSO4)= 1.1 10-10 K
11、sp(BaCO3)= 5.1 10-9）【答案】 （1）BaCl 2BaSO4和 BaCO3的 Ksp相差不大，当溶液中存在大量 CO32 时，BaSO 4(s)会部分转化为 BaCO3(s)(或其它合理答案)【解析】（1）在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入 BaCl2，除去硫酸根，过量的钡离子，加入 Na2CO3除去。根据提供的 Ksp 数据，在后面加入碳酸钠时，发生 BaSO4(s)+ CO32-(aq)= BaCO3(s)+SO42-(aq)。8废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Z
12、n 总含量约为 99%)回收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如下：（1）已知 pH11 时 Zn(OH)2 能溶于 NaOH 溶液生成Zn(OH) 42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的 pH 按金属离子浓度为 1. 0 molL-1计算)。开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pHFe3 1. 1 3. 2Fe2 5. 8 8. 8Zn2 5. 9 8. 9实验中可选用的试剂：30%H 2O2、1. 0 molL -1HNO3、1. 0 molL -1NaOH。由除去铜的滤液制备 ZnO 的实验步骤依次为：_；_；过滤；_；过滤、洗涤、干燥；900煅烧。【答案】 向滤液中
13、加入适量 30% H2O2，使其充分反应 滴加 1.0 molL-1NaOH，调节溶液 pH 约为 5(或3.2pH8 溶解) 9(9 溶解)（1）沉淀滴定法是测定粒子浓度的方法之一，为了测定某废水中 SCN 浓度，可用标准 AgNO3溶液滴定待测液，已知：银盐性质 AgCl AgI AgCN Ag2CrO4 AgSCN颜色 白 黄 白 砖红 白Ksp 1.810-10 8.310-17 1.210-16 3.510-11 1.010-12滴定时可选为滴定指示剂的是_(选填编号)，滴定终点现象是：_。ANaCl BK 2CrO4 CKI DNaCN【答案】 B 当滴入最后一滴标准液时，沉淀由白
14、色变为砖红色，且半分钟内沉淀颜色不再改变 【解析】 （1）指示剂选择原则颜色变化明显K sp略微大于 AgSCN，确定 K2CrO4作为指示剂，滴定终点现象是当滴入最后一滴标准液时，沉淀由白色变为砖红色，且半分钟内沉淀颜色不再改变；正确答案：B 当滴入最后一滴标准液时，沉淀由白色变为砖红色，且半分钟内沉淀颜色不再改变。18以铬铁矿(主要成分为 FeO 和 Cr2O3，含有 Al2O3、SiO 2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分 Na2Cr2O72H2O)，其主要工艺流程如下：查阅资料得知: 常温下，NaBiO 3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将 Cr3+转化为 CrO42
15、 。 金属离子 Fe3+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Bi3+开始沉淀的 pH 2.7 3.4 5.0 7.5 0.7沉淀完全的 pH 3.7 4.9 5.9 9.7 4.5回答下列问题：（1）步骤加的试剂为_，此时溶液 pH 要调到 5 的目的_ 。【答案】 氢氧化钠溶液或 NaOH 溶液 使 Fe3+、Al 3+均完全转化为 Fe(OH)3和 Al(OH)3沉淀而除去 【解析】(1) 根据表格数据分析，步骤加的试剂为氢氧化钠溶液或 NaOH 溶液；此时溶液 pH 要调到 5 的目的使Fe3+、Al 3+均完全转化为 Fe(OH)3和 Al(OH)3沉淀而除去，而铬离子不沉淀。19硫、铁的
16、化合物有广泛的应用。(3)化学反应原理中也涉及到许多硫、铁的化合物。已知常温下，H 2S 的电离常数 K1=1.010-7，K 2=7.010-15。0.1mo1L -1NaHS 溶液的 pH_7(填“”“=”或“ K h(HS-)=1 10-7 7.0 10-15 ,水解程度大于电离程度,溶液显碱性； 2.5 【解析】(1)已知常温下，H 2S H+HS-，HS - H+S2-的二级电离常数为 K2=7.010-15，HS -+H2O H2S+OH-的水解常数 Kh=c(H2S) c(OH-)/c(HS-)=Kw/K1=1.010-7，故 HS-的电离常数小于水解常数，所以水解程度大于电离程
17、度，溶液显碱性，故 0.1mo1L-1NaHS 溶液的 pH7。答案：; K h=10-7 7.0 10-15 ,水解程度大于电离程度,溶液显碱性。配制 5mo1L-1100mL FeCl3溶液时，若不出现浑浊现象，则 c(Fe3+)c3(OH)KspFe(OH)3, 因 25时 KSPFe(OH)3=4.010-38，则 c(OH)210-13mol/L，故 c(H+)0.05mol/L，则加入盐酸的体积至少为(0.1L0.05mol/L)/(2mol/L)=0.0025L=2.5mL，故答案为：2.5。20我国是最早发现并使用青铜器的国家，后母戊鼎是我国的一级文物，是世界上出土的最大最重的
18、青铜礼器。现代社会中铜的应用常广泛，铜的回收再利用是化工生产的一个重要领域。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为 99%)回收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如下：请回答下列问题：(1)调节溶液 pH 时，是将溶液的 pH 调_(填“大”或“小”)到 23。(2)已知：pH11 吋，Zn(OH) 2能溶于 NaOH 溶液生成 ZnO22 。室温下，几种离子生成氢氧化物沉淀的 pH如下表所小(开始沉淀的 pH 按金属离子浓度为 0.01molL1 计算)：上表中 Fe3+沉淀完全的 pH 为_。由过滤粗铜的滤液制备 ZnO 的实验步骤依次为(可选用的试剂：30%H 2O2、稀硝
19、酸、1.0molL 1 NaOH 溶液)：a._；b. _；c.过滤；d. _；e.过滤、洗涤、干燥；f.900煅烧。【答案】 小 3 加足量 30%H2O2溶液充分应 滴加 1.0molL-1Na0H 溶液，调节溶液 pH 约为 7(或 5.2 pH 7.2) 向滤液中加 1.0molL-1NaOH 溶液，调节溶液 pH 约为 10(或 8.2 pH 11) 【解析】(1) Cu2+和 Zn2+在溶液中易发生水解，故需将溶液的 PH 值调小；故答案为：小；(2) 溶液中 c(Fe3+)=0.01mol/L，pH=2 时铁离子开始沉淀，即 c(OH-)=110-12mol/L，所以 Ksp=c
20、(Fe3+)c3 (OH-)=110-38。当 c(Fe3+)=110-5mol/L 时，铁离子沉淀完全，代入上述公式可以求得此时溶液中c(OH-)=110-11mol/L，即 pH 为 3 时，Fe 3+完全沉淀；故答案为：3；由过滤粗铜的滤液制备 ZnO 的实验步骤依次为：a.加足量 30%H2O2溶液充分应，将亚铁离子充分氧化；b.滴加 1.0molL-1Na0H 溶液，调节溶液 pH 约为 7(或 5.2 pH 7.2)，将溶液中的铁离子和铝离子完全转化为氢氧化物沉淀，且保证锌离子不沉淀；c.过滤，除去铁和铝的氢氧化物沉淀；d.向滤液中加 1.0molL-1NaOH 溶液，调节溶液 p
21、H 约为 10(或 8.2 pH 11)，使锌离子完全沉淀为氢氧化锌；e.过滤、洗涤、干燥；f.900煅烧。故答案为：a.加足量 30%H2O2溶液充分应，b.滴加 1.0molL-1Na0H 溶液，调节溶液 pH 约为 7(或 5.2 pH7.2)， d.向滤液中加 1.0molL-1NaOH 溶液，调节溶液 pH 约为 10(或 8.2 pH 11)。21元素铬(Cr)在溶液中主要以 Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH) 4(绿色)、Cr 2O72(橙红色)、CrO 42(黄色)等形式存在，Cr(OH) 3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（1）在化学分析中采用 K2CrO4为指示剂，以
22、AgNO3标准溶液滴定溶液中 Cl，利用 Ag+与 CrO42生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 Cl恰好沉淀完全(浓度等于 1.0105 molL1)时，溶液中 c(Ag+)为_ molAL1，此时溶液中 c(CrO42)等于_ molAL1。(已知 Ag2CrO4、AgCl 的 Ksp分别为2.01012和 2.01010)。【答案】 （1）蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；（3）2.010 -5 ；510 -3【解析】试题分析：（1）当溶液中 Cl完全沉淀时，即 c(Cl-)=1.0105 molL1，根据溶度积常数 Ksp(AgCl)=2.01
23、010，可得溶液中 c(Ag+)=Ksp(AgCl)c(Cl-)=2.01010(1.0105 molL1)=2.010-5 molL1；则此时溶液中 c(CrO42)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.01012(2.010-5 molL1)=510-3molL1。22 （9 分）银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。回答下列问题。（1）已知 Ksp(AgCl)=1810 -10,若向 50mL0018molL -1的 AgNO3溶液中加入 50mL0020molL -1的盐酸，混合后溶液中的 Ag+的浓度为 molL -1，pH
24、为 。【答案】 （1）1.810 -7mol/L；2【解析】 （1）根据反应中 HCl 和硝酸银的物质的量可知 HCl 过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为（0.02-0.018）mol/L/2=0.001mol/L，根据 AgCl 的溶度积的表达式计算即可；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为 100mL 时，氢离子的浓度为 0.01mol/L，则 pH=2。23毒重石的主要成分 BaCO3(含 Ca2 、Mg 2 、Fe 3 等杂质)，实验室利用毒重石制备 BaCl22H2O 的流程如下：（1）查阅有关资料获得沉淀各种杂质离子的 pH 见下表：沉淀杂质离子 Ca2 Mg2
25、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加入 NH3H2O 调节 pH8 可除去_(填离子符号)；滤渣中含_(填化学式)。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是_（已知：K sp(BaC2O4)1.610 7 ，K sp(CaC2O4)2.310 9 ） 。【答案】 Fe 3 Mg(OH)2、Ca(OH) 2 H2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀，致产品的产量减少 【解析】 （1）根据流程图和表中数据，加入 NH3H2O 调 pH 为 8，只有 Fe3+完全沉淀，故可除去 Fe3+；加入NaOH 调 pH=12.5，Mg 2+也完
26、全沉淀，Ca 2+部分沉淀，所以滤渣中含 Mg(OH)2、Ca(OH) 2；根据Ksp（BaC 2O4）=1.610 -7，H 2C2O4过量时 Ba2+转化为 BaC2O4沉淀，BaCl 22H2O 产品的产量减少。24七铝十二钙(12CaO7Al 2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含 CaCO3和 MgCO3)和废 Al片制备七铝十二钙的工艺如下：（1）煅粉主要含 MgO 和_，用适量 NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液中c(Mg2 )小于 5106 molL1 ，则滤液 pH 大于_Mg(OH) 2的 Ksp510 12 ；该工艺中不能用(NH4)2SO
27、4代替 NH4NO3，原因是_。【答案】CaO 11 加入(NH 4)2SO4会生成 CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的 CaCO3减少 【解析】(1) 白云石高温煅烧，CaCO 3和 MgCO3受热分解生成 CaO 和 MgO，煅粉主要含有 CaO 和 MgO。若溶液中 c(Mg2 )小于 5106 molL1 ，根据 Ksp c(Mg2 )c2(OH )得： c(OH ) molL1 110 3 molL1 ， c(H ) 110 11 molL1 ，即 pH11。若用(NH4)2SO4代替 NH4NO3，则(NH 4)2SO4会与 CaO 反应生成 CaSO4微溶物，在过滤时
28、会被除去，造成生成的CaCO3减少。25难溶性杂卤石（K 2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿” ，在水中存在如下平衡K2SO4MgSO42CaSO42H2O（s）2Ca 2+2K+Mg2+4 +2H2O为能充分利用钾资源，用饱和 Ca（OH） 2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如图 1：（1）用化学平衡移动原理解释 Ca（OH） 2溶液能溶解杂卤石浸出 K+的原因： （2）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO 4（s）+ CaCO3（s）+已知 298K 时，Ksp（CaCO 3）=2.8010 9 ，Ksp（CaSO 4）=4.9010 5 ，求此温度下
29、该反应的平衡常数 K （计算结果保留三位有效数字） 【答案】 （1）氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动，钾离子变多（2）1.7510 4【解析】 （1）Ca（OH） 2溶液能溶解杂卤石浸出 K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液，加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，促进平衡右移钙离子增多，饱和溶液中析出氢氧化钙，增多 K+，故答案为：氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动，钾离子变多；（2）溶浸过程中会发生：CaSO 4（s）+CO 32 （aq）CaCO 3（s）+SO 42 （aq） ，CaCO3（s）=Ca2+CO32 ；CaSO 4（s）=Ca 2+SO42 ；依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式，转化关系中钙离子相同计算，反应的平衡常数 K= = = =1.75104，故答案为：1.75104