新高考化学一轮复习讲义 第8章 第42讲　专项提能特训16　化工流程中的Ksp计算

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回答下列问题：
若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 ml·L－1，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＋)＝1.0×10－5 ml·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？___________________________________________________________________(列式计算)。
[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]
答案 否。Fe3＋恰好沉淀完全时， c(POeq \\al(3－,4))＝eq \f(1.3×10－22,1.0×10－5) ml·L－1＝1.3×10－17ml·L－1，c3(Mg2＋)·
c2(POeq \\al(3－,4))＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.69×10－40 0
iii.Ksp(PbSO4) ＝1.08 ×10－8 ，Ksp(PbCl2) ＝1.6×10－5
(1)20 ℃时 ，PbCl2 (s) 在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g·L－1)如图所示。下列叙述正确的是____________(填字母)。
A．盐酸浓度越小，Ksp(PbCl2)越小
B．x、y 两点对应的溶液中c( Pb2＋ )不相等
C 当盐酸浓度为1 ml·L－1 时，溶液中c( Pb2＋)一定最小
D．当盐酸浓度小于1 ml·L－1时 ，随 HCl 浓度增大，PbCl2 溶解量减少是因为 Cl－浓度增大使 PbCl2溶解平衡逆向移动
(2)调 pH 的目的是________________________________，PbCl2 “转化”后得到 PbSO4, 当c(Cl－)＝ 0.1 ml·L－1时 ，c(SOeq \\al(2－,4)) ＝______________________ml·L－1。
答案 (1)BD (2)使 Fe3＋ 沉淀而除去 6.75×10－6
解析 (1)PbCl2是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl2(s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，由图像可知在盐酸的浓度为1 ml·L－1时溶解量最小；结合题目所给信息可知，盐酸的浓度小于1 ml·L－1时，主要是电离出的氯离子抑制氯化铅的溶解，大于1 ml·L－1时，可发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq)PbCleq \\al(2－,4)(aq)，促进溶解。Ksp(PbCl2)只受温度的影响，温度不变，则Ksp(PbCl2)不变，故A错误；根据分析可知x、y两点对应的溶液中的溶质不同，所以c(Pb2＋)不相等，故B正确；根据分析可知当盐酸浓度大于1 ml·L－1时，主要发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq)PbCleq \\al(2－,4)(aq)，所以此时c(Pb2＋)不一定最小，故C错误；根据分析可知盐酸浓度小于1 ml·L－1时，主要存在平衡PbCl2(s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，氯离子的增多使平衡逆向移动，故D正确。
(2)调节pH的主要目的是使Fe3＋转化为沉淀，从而除去；沉淀转化的化学方程式为PbCl2(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)PbSO4(s)＋2Cl－(aq)，该反应的平衡常数K＝eq \f(c2Cl－,cSO\\al(2－,4))＝eq \f(c2Cl－·cPb2＋,cSO\\al(2－,4)·cPb2＋)＝eq \f(KspPbCl2,KspPbSO4)＝eq \f(1.6×10－5,1.08×10－8)，所以当c(Cl－)＝0.1 ml·L－1时，c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(0.12,\f(1.6×10－5,1.08×10－8)) ml·L－1＝6.75×10－6ml·L－1。
7．某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO3)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3反应)，能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K＝____________(填写计算结果)；若不考虑COeq \\al(2－,3)的水解，要使2.33 g BaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0 ml·L－1Na2CO3溶液______mL。[已知：Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，Ksp(BaCO3)＝5.0×10－9]
(2)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)＋、TiOC2O4、TiO(C2O4)eq \\al(2－,2)三种形式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再进行“沉淀”，其反应的离子方程式为__________________________；图中曲线c对应钛的形式为__________(填粒子符号)。
答案 (1)0.02 510 (2)TiO(C2O4)eq \\al(2－,2)＋Ba2＋＋4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ TiO(OH)＋
解析 (1)在溶液中BaSO4存在沉淀溶解平衡，当向溶液中加入饱和Na2CO3溶液时，发生沉淀转化生成BaCO3：BaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，待达到平衡后，移走上层清液，重复多次操作，最终BaSO4生成BaCO3；反应的平衡常数K＝eq \f(c(SO\\al(2－,4)),c(CO\\al(2－,3)))＝eq \f(c(SO\\al(2－,4) )·c(Ba2＋),c(CO\\al(2－,3) )·c(Ba2＋))＝eq \f(Ksp(BaSO4),Ksp(BaCO3))＝eq \f(1.0×10－10,5.0×10－9)＝0.02；2.33 g BaSO4物质的量为0.01 ml，根据BaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq) BaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，完全转化需要0.01 ml COeq \\al(2－,3)，同时溶液中产生0.01 ml SOeq \\al(2－,4)，根据K值溶液中含有n(COeq \\al(2－,3))＝eq \f(0.01 ml,0.02)＝0.5 ml，需要加入Na2CO3为0.01 ml＋0.5 ml＝
0.51 ml，需要Na2CO3溶液的体积为eq \f(0.51 ml,1.0 ml·L－1)＝0.51 L＝510 mL。(2)“混合溶液”过程中，钛元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)eq \\al(2－,2)和TiO(OH)＋三种形式存在，调节混合液pH在2.8左右再进行沉淀，据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有TiO(C2O4)eq \\al(2－,2)(即b微粒)，“沉淀”时的离子方程式为TiO(C2O4)eq \\al(2－,2)＋Ba2＋＋4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓；随着氨水的不断加入，溶液的pH不断增大，可以判断c对应钛的形式为TiO(OH)＋。氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2