剖析10 工艺流程中的计算-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析与对点精练（全国通用）

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一、利用关系式法计算
1、利用关系式法解题思维流程
2、熟记常用计算公式
3、利用“碘量法”进行物质含量测定
（1）直接碘量法：直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。
（2）间接碘量法
【例1】我国科学家潘锦功发明了碲化镉薄膜太阳能电池，又称“发电玻璃”，被誉为“挂在墙上的油田”，使得碲元素重新走进人们的视野。以锡碲渣(主要含和)为原料，回收锡酸钠并制备碲单质的流程图如下。
已知：锡酸钠和亚碲酸钠均易溶于碱。
(4)碲产品中碲质量分数的测定，步骤如下：
①取碲产品，加入酸使其转化为亚碲酸，将其配制成溶液，取于锥形瓶中。
②往锥形瓶中加入酸性溶液，充分反应使亚碲酸转化为碲酸。
③用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的酸性溶液，滴入几滴试亚铁灵指示剂至终点显红色，进行三次平行实验，平均消耗硫酸亚铁铵标准溶液。试计算该碲产品中碲的质量分数为 。(保留小数点后面二位数字)
【答案】(4)84.48%
【详解】因为锡酸钠和亚碲酸钠均易溶于碱，先用烧碱碱浸溶解，加入将亚碲酸钠氧化为碲酸钠析出固体，经过滤进入滤渣，溶解后通入还原得碲单质。另一边所得滤液再加入烧碱结晶，经过滤干燥后粉碎得锡酸钠产品，据此分析解答。
（4）要测定样品中的质量分数，方法为先将氧化为，然后用酸性溶液将氧化为，反应的离子方程式为：，多余的酸性溶液再用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，反应的离子方程式为：，可计算出消耗的的物质的量为：，则，根据守恒，，样品中碲质量分数为：。故答案为：。
【例2】回收再利用金属冶炼厂的酸性废水(主要含、、、、)，制备亚砷酸铜的流程如下。
(3)中和除杂。当溶液中离子浓度小于，可认为已经完全除去。
已知：在时开始转化为，，，。
①一级中和控制pH为2左右，滤渣X的主要成分有 。
②二级中和沉淀重金属离子应控制pH范围为 。
(4)应用碘量法可测定亚砷酸铜中的铜含量。称取2.000g试样溶于稀搅拌后过滤，洗涤滤渣，将洗涤后的滤液与原滤液合并，配成溶液，取所配溶液于碘量瓶中加入过量的碘化钾溶液，用标准溶液滴定至终点，消耗。
①计算样品中铜元素的质量分数 。(写出计算过程)
②已知纯亚砷酸铜中铜元素的质量分数为23.02%，实际测得样品中铜元素的质量分数有偏差(操作步骤均正确)的原因为 。(已知：；，未配平)
【答案】
(3) 9.7~10.5
(4)24.00% 样品中可能含有、
【详解】金属冶炼厂的酸性废水(主要含、、、、)，含砷废水中首先加入二氧化硫，将五价砷还原为三价砷，再加石灰乳将硫酸根沉淀，过滤后调节pH使锌离子和镉离子沉淀，最后加硫酸铜“沉砷”。
（3）①一级中和加入的是石灰乳，主要是为了沉淀硫酸根，所以滤渣X的主要成分为；
②由题可知氢氧化锌的溶度积更小，更难溶，所以只要满足氢氧化镉完全沉淀，氢氧化锌肯定已经完全沉淀；令，根据氢氧化镉溶度积常数，可求得此时，则，所以pH=9.7；又因为在pH=10.5时开始转化为，所以二级中和沉淀重金属离子应控制pH范围为9.7~10.5；
（4）① ；
由氧化还原关系可知；
铜元素质量= ；
铜元素质量分数；
②由于二级中和加入了氢氧化钠，所以“沉砷”时加入硫酸铜可能会产生氢氧化铜沉淀，后续操作中还有可能生成氧化铜，所以样品中可能含有、CuO。
【例3】钛酸钡广泛用于电子陶瓷材料。以高钛渣(主要成分为和，含少量等)为原料制备的流程如图所示。
已知：①溶于热的浓硫酸形成；
②时，。
回答下列问题：
(5)已知：某高钛渣中的质量分数为。这样的高钛渣，经上述工艺制备纯度为的产品，则钛的收率为 %(用含a、w、b、c的代数式表示)。(收率)
【答案】(5)或
【详解】由题给流程可知，向高钛渣中加入稀盐酸酸浸，将Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3转化为AlCl3、CaCl2、MgCl2、FeCl3（即滤液1），TiO2和SiO2与稀盐酸不反应，过滤，向TiO2和SiO2混合物中加入浓硫酸，TiO2与热的浓硫酸反应生成TiOSO4，SiO2与浓硫酸不反应，过滤，滤渣为SiO2，加入萃取剂除去残留的硫酸，将溶液中TiOSO4水解生成TiO2·nH2O沉淀，向TiO2·nH2O中加入碳酸钡，熔融状态下，生成钛酸钡，据此分析回答。
（5）原料中钛的质量为：，产品中钛的质量为：，钛的收率为。
二、溶度积(Ksp)的相关计算
1、已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①AgCl、AgBr、AgI等1:1型：如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝eq \r(a) ml·L－1。
【例】以AgCl(s)Ag+(aq)＋Cl－(aq)为例，KSP(AgCl)＝1.8×10－10
设AgCl的饱和溶液的浓度为x ml·L－1
AgCl(s) Ag+(aq) ＋ Cl－(aq)
1 1 1
x ml·L－1 x ml·L－1 x ml·L－1
则：Ksp＝c(Ag+)·c(Cl－)＝x2，＝1.34×10－5 ml·L－1
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶解度大小，因为它们溶度积与溶解度的关系式是不同的。
【例】以Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)＋CrO42－(aq)为例，KSP(Ag2CrO4)＝9.0×10－12
设Ag2CrO4的饱和溶液的浓度为y ml·L－1
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) ＋ CrO42－(aq)
1 2 1
y ml·L－1 2y ml·L－1 yml·L－1
则：KSP＝c2(Ag+)·c(CrO42－)＝(2y)2·y＝4y3，＝1.3×10－4 ml·L－1
【例】以Fe(OH)3(S)Fe3+(aq)＋3OH－(aq)为例，KSP(Fe(OH)3)＝4.0×10－38
设Fe(OH)3的饱和溶液的浓度为z ml·L－1
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) ＋ 3OH－(aq)
1 1 3
z ml·L－1 z ml·L－1 3z ml·L－1
则：KSP＝c(Fe3+)·c3(OH－)＝z·(3z)3＝27z4，＝2.0×10－10 ml·L－1
2、已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中另一种离子的浓度。
如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 ml·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝=10a ml·L－1
3、计算反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度。
如反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，平衡常数K＝eq \f(c（Mn2＋）,c（Cu2＋）)＝eq \f(Ksp（MnS）,Ksp（CuS）)。
4、求解开始沉淀和沉淀完全时的pH。
如判断M(OH)n(s)Mn＋(aq)＋nOH－(aq)开始沉淀与沉淀完全时的pH。
①开始沉淀时pH的求法：c(OH－)＝eq \r(n,\f(Ksp,c（Mn＋）))，c(H＋)＝eq \f(Kw,c（OH－）)，从而确定pH。
②沉淀完全时pH的求法：当Mn＋的浓度小于或等于1.0×10－5 ml·L－1时，认为该离子已经沉淀完全，c(OH－)＝eq \r(n,\f(Ksp,1.0×10－5)) ml·L－1，结合Kw求出c(H＋)，从而确定pH。
注意：有关Ksp的计算往往与pH的计算结合，要注意pH与c(OH－)关系的转换；难溶电解质的悬浊液即其沉淀溶解平衡状态，满足相应的Ksp。
5、判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①把离子浓度数据代入Ksp表达式得Qc，若Qc>Ksp，则有沉淀生成；若Qc