突破07 溶度积常数(Ksp)的应用-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列

这是一份突破07 溶度积常数(Ksp)的应用-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列，共12页。试卷主要包含了求难溶电解质的Ksp，沉淀转化的平衡常数，判断溶液中沉淀的离子，离子是否开始沉淀，离子完全沉淀时的pH，调pH除杂——计算pH范围等内容，欢迎下载使用。

一、求难溶电解质的Ksp
例1、Ni-MH电池在工农业生产和日常生活中具有广泛用途，废旧电池中含有大量金属元素，其回收利用具有非常重要的意义。一种利用废Ni-MH电池正极材料(主要含有Ni(OH)2，还含有少量Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的氢氧化物)制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)“浸出”时温度、硫酸浓度、浸出时间对镍浸出率的影响如下图，则“浸出”时最适宜的条件为_______________
(2)在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH)，写出反应的离子方程式：______________
(3)“滤液2”中加入NaF 可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后，所得“滤液3”中c(Mg2+)∶c(Ca2+)=0.67，则MgF2 的溶度积为_____________[已知Ksp(CaF2)=1.10×10-10]
(4)向“滤液3”中加入(NH4)2S2O8可以除锰，在此过程中(NH4)2S2O8与MnSO4反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、硫酸铵及硫酸，写出该反应的化学方程式___________________
(5)向“滤液4”加入有机萃取剂后，Zn2+与有机萃取剂(用HA表示) 形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。该过程可以表示为：Zn2++4HAZnA2·2HA+2H+
①已知加入萃取剂后，锌的萃取率随料液pH 变化如图所示。试分析pH 增大时，锌的萃取率逐渐增大的原因是____________
②“操作X”的名称是_____________
(6)上述回收镍的过程中，使用了1kg 含镍37.1%的正极材料，最终得到纯净的NiSO4·7H2O 1.686kg，则镍的回收率为___________
二、沉淀转化的平衡常数
例2、铅单质及其化合物在新能源领域应用广泛，工业上利用方铅精矿（主要成分为PbS）制备PbSO4的工艺流程如下：
已知：①PbCl2（s）+2Cl－(aq)PbCl4-(aq) △H＞0 ②Ksp(PbSO4)=1.0×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
③Fe3＋、Pb2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH值分别为3.2、7.0
(1)步骤Ⅰ中发现有淡黄色沉淀生成，请写出离子反应方程式：_______________________
(2)步骤Ⅰ原料预处理过程中写出一种除搅拌外加快反应速率的办法：______________________；反应温度不宜过高，且需加入过量盐酸保证溶液呈强酸性，原因是：______________________________
(3)操作①应为：_______ ；操作②应为：_________
A.趁热过滤 B.蒸发浓缩，冷却结晶； C.蒸发结晶 D.重结晶
(4)写出步骤III中PbCl2生成PbSO4的离子反应方程式：___________________________ ，该反应的平衡常数K=_______
(5)铅蓄电池（Pb-PbO2-H2SO4）充电时的阳极反应方程式：_________________________
(6)某铅蓄电池放电时电流为0.2A，可持续放电时间96500s，此时参加反应的Pb的质量为41.4g，求该电池放电的能量转化率α=_________ (电池能量转化率的定义：α=实际输出电量/理论输出电量×100%，结果保留两位有效数字，已知法拉第常数为96500C/ml)
三、判断溶液中沉淀的离子
例3、钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下。回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_______
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是__________；再向滤液加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3+的浓度为_____________
(已知：Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中＝__________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式_____________________________________________________________[已知Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为______________________________________________
(5)废酸中含钪量为15 mg·L－1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为____________
四、离子是否开始沉淀
例4、某种电镀污泥中主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量的金(Au)，可以用于制取Na2Cr2O7溶液、金属铜、粗碲等，以实现有害废料的资源化利用，工艺流程如下：
已知：煅烧时Cu2Te发生的反应为Cu2Te＋2O22CuO＋TeO2
(1)煅烧时Cr2O3发生反应的化学方程式为__________________________
(2)为提高酸浸速率，可采用的措施是____________________________(答出两条)
(3)浸出液中除了含有TeOSO4（在电解过程中不反应）外，还可能含有____________(填化学式)。电解沉积过程中析出单质铜的电极为_______极
(4)工业上用铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产各酸钾(K2Cr2O7)工艺流程如下图所示，通过冷却结晶能析出大量K2Cr2O7的原因是_______________________________
(5)测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下：称取产品试样2.50g配成250mL溶液，用移液管取出25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化后，再加入几滴指示剂，用0.1000ml·L-1硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定，重复进行二次实验。(已知Cr2O72-被还原为Cr3+)
①氧化还原滴定过程中的离子方程式为________________________________________________
②若三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL，则所得产品中K2Cr2O7的纯度为_______﹪
(已知M(K2Cr2O7)=294，计算结果保留三位有效数字)
(6)上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3+外还含有一定浓度的Fe3+杂质，可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3+)为3×10-5 ml·L-1，则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时Fe3+是否沉淀完全______________(填“是”或“否”)。[已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31]
五、离子完全沉淀时的pH
例5、利用某废镍催化剂（含NiCO3、Na2SiO3，少量Fe3O4、Cr2O3）制备NiSO4，流程如下：

(1)“酸溶”后，加入十六烷基三甲基氯化铵溶液出现大量白色沉淀，写出“酸溶”时生成硅酸的离子方程式：_____________________
(2)“碱析”时，常温下调pH=____时Fe3+恰好沉淀完全；工业上把pH调至10，此时沉淀物有F(OH)3和________，目的是__________
(3)取300mL“除硅酸”后的溶液，加入双氧水受热th，得到关于沉淀率的关系图如下。
①合适的工艺条件为____________________
②温度不能太高的原因是________________
(4)“一次沉镍”产物为NiS，稀硝酸与之反应的化学反应方程式为____________________________
六、调pH除杂——计算pH范围
例6、某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等杂质)为原料制备MnO2和Zn(干电池原料)，其简化流程如下：
已知：反应Ⅰ中所有金属元素均以离子形式存在。有关常数：Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33、Ksp[Fe(OH)3]＝3.0×10－39、Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13、Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17、Ksp(MnCO3)＝2.0×10－11、Ka1(H2CO3)＝4.0×10－7、Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11。回答下列问题：
(1)滤渣1中除了SiO2以外，还有一种淡黄色物质，该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的，请写出该反应的离子方程式__________________________
(2)反应Ⅱ中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属，滤渣2的主要成分是___________
(3)反应Ⅲ中MnO2的作用是_________________________________，若反应后溶液中Mn2＋、Zn2＋均为0.1ml·L－1，需调节溶液pH范围为_______________(溶液中，当一种离子的浓度小于10－6ml/L时可认为已不存在)，X可以是_________
a．MgO b．Zn(OH)2 c．Cu2(OH)2CO3 d．MnCO3
(4)反应Ⅳ中电极均是惰性电极，写出阳极电极反应式________________________________，本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和_________
(5)MnCO3有多种用途。废水处理领域中常用NH4HCO3溶液将Mn2+转化为MnCO3，该反应的离子方程式为__________________，试通过题述有关数据简要计算说明该反应能进行的原因：____________________________
【课后作业】
1、工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下:
试回答下列问题：
(1)实验室实现“步骤II”中分离操作所用的玻璃仪器有_______、玻璃棒和烧杯等；该步骤是为了除去________(填相关物质的化学式)
(2)检验步骤III已经进行完全的操作是________________________________
(3)步骤V的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是________________________________；该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为__________________________
(4)步骤VI中发生反应的化学反应方程式为____________________
(5)步骤V中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时,若c(Fe2+)=1×10-6ml/L,欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2,应控制溶液的pH≤_____ (已知：Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,lg7=0.8)。
(6)欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数，称取ag样品，充分“酸溶” “水溶”后过滤,向滤液中加入足量的H2O2，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得残留固体bg，测得该样品中Fe元素的质量分数为_________
2、铋(Bi)与氮同族，氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。一种以用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外,还有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下：
请回答：
(1)BiOCl中Bi元素的化合价为__________
(2)向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，主要目的是__________________________
(3)“浸铜”时，有单质硫生成，其反应的离子方程式为____________________________________
(4)“浸铋”时，温度升高，铋的浸出率降低，其原因为____________________________________________________
(5)“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0，此时BiCl3发生反应的化学方程式为______________________________
(6)“除铅、砷”时,可以采用以下两种方法：
①加入改性羟基磷灰石固体(HAP)：浸液2与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表：
实验中应采用的L/S=__________
②铁盐氧化法：向浸液2中加入Fe2(SO4)3,并调节pH,生成FeAsO4沉淀。当溶液中c(AsO43-)=1×10-9 ml/L,且不产生Fe(OH)3沉淀,此时溶液的pH为__________(已知：1g2=0.3;FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分别为5×10-21、4×10-38。)
3、重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ、某工业废水中主要含有Cr3＋，同时还含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：
注：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时所需的pH，如下表：
(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________
A．Na2O2 B．HNO3 C．FeCl3 D．KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是______________；已知钠离子交换树脂的原理：Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，此步操作被交换除去的杂质离子是____________
A．Fe3＋ B．Al3＋ C．Ca2＋ D．Mg2＋
(3)还原过程在酸性条件下进行，每消耗0.8 ml Cr2O转移4.8 ml e－，该反应离子方程式为_______________________________
Ⅱ、酸性条件下，六价铬主要以Cr2O形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O的废水，该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3溶液
(4)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________
(5)常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－20，假设溶液的c(Cr3＋)=0.01ml/L，当pH应为______时开始生成沉淀
4、石英砂岩，是硅石中的一种，其主要化学成分可简单表示为MgAl4Si10O26(OH)2 (假设杂质均能溶于硫酸)，工业上拟用该物质为原料制备高纯度硅，其艺流程如图所示：
(1)请将石英砂岩的组成用氧化物的形式表示：____________，酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有______________ (答出两点)
(2)实验室用18.4ml· L-1的浓硫酸配制250mL4.8ml· L -1的硫酸，需量取浓硫酸_______mL (结果保留一位小数)；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需__________________________
(3)制备高纯硅的过程中需要用到Cl2，请写出实验室制备Cl2 的离子反应方程式：_____________________________
(4)请写出b 和H2反应的化学方程式，并用单线桥法表示该反应过程中电子的转移：______________________________
(5)通过实验测得滤液a中c(Al3+)=1.0ml· L-1，c(Mg2+)=0.28ml· L-1，某同学打算通过调节溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分离(当离子浓度降到1.0×10-6ml· L-1时即视为完全分离)，则试剂X 用_______(填“0.1ml· L-1NaOH 或“0.1ml· L-1氨水”)较好；沉淀时应控制溶液的pH值的取值范围为_________________(已知： KspAl(OH)3=8.0×10-33，Ksp[Mg(OH)2]=2.8×10-11，lg2=0.3，lg5=0.7)
5、一种磁性材料的磨削废料，主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题:
(1)“酸溶”时，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成，废渣的主要成分是____________；金属镍溶解的离子方程式为______________
(2)“除铁”时H2O2的作用是______________________，加入碳酸钠的目的是__________________________
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为_________________________，若用Na2S代替H2S除铜，优点是____________________
(4)已知除钙镁过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量不能过多的理由为____________________
(5)已知常温下Ksp[Ni(OH)2]=2. 0×10-15 ，该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为____________时，Ni2+才刚好沉淀完全(离子沉淀完全的依度≤1.0×10-5ml/L；lg2=0.30)
6、软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物，现代冶炼金属锰的工艺流程如下图所示，步骤中杂质离子逐一沉淀。
下表为t℃时，有关物质的Ksp
软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4===12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O
(1)写出一种能提高还原浸出速率的措施：_________________________
(2)调节pH 步骤中生成的沉淀为________，加入MnF2的主要目的是除去__________ (填“Ca2＋”、“Fe3＋”或“Cu2＋”)
(3)等浓度的（NH4)2S与（NH4)2SO4 溶液中，NH4＋的浓度大小为：前者________后者（填“＞”、“＜ ” “=” )
(4)由MnSO4制取MnCO3往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液生成MnCO3，同时还会产生Mn(OH)2，可能的原因有：
MnCO3(s)＋2OH－(aq)Mn(OH)2(s)＋CO (aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝_________________(保留一位小数)
7、钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿(主要成分为C2O3、CO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CCl2·6H2O的工艺流程如图所示。回答下列问题:
Ⅰ．“酸浸”
(1)钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为____________、____________；滤渣①的主要成分为_______________
(2) C2O3与浓硫酸反应生成CSO4的化学方程式为_________________________
Ⅱ．“净化除杂”分三步完成:
(3)除铁：加入适量Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12离子方程式为________________________
(4)除钙、镁：加入适量NaF,当Mg2+恰好完全被除去(离子浓度等于10－5ml·L－1)时，c(Ca2+)=_______ml·L－1 (取两位有效数字)已知：Ksp(MgF2)=7.4×10－11, Ksp(CaF2)=1.5×10－10
(5)除铜：加入适量Na2S2O3,发生反应2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,该反应的还原产物为___________
Ⅲ.“萃取和反萃取”
(6)“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和__________(写化学式)
(7)实验室称取100g原料(含钴11.80%),反萃取时得到浓度为0.036ml·L－1的CCl2溶液5L,忽略损耗，钴的产率=________
(产率=)
8、Ⅰ．工业上常利用电解含有铁、钯、铜等金属的粗银棒精炼银，示意图如下：
(1)阴极反应式为_____________________
(2)精炼过程中，AgNO3溶液的浓度将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)；原因是__________________________
Ⅱ．“钯(Pd)金”不仅是优异的催化剂，也是首饰界的新宠。精炼银的过程中钯元素可在电解液中大量富集，因此工业上常利用精炼银的电解液[主要成分为：AgNO3、Pd(NO3)2、Cu(NO3)2、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、HNO3等]为原料生产“钯金”，流程如下：
(3)定量实验检测表明，当滤液1中c(Ni2+)=2×10－3ml·L－1时，Pd2+仍没有开始沉淀，计算此时溶液中c(Fe3+)=___________，(Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10－15、Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38)
(4)“氧化”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________
(5)为保证产品的纯净，“沉淀”过程中所得滤渣需要洗涤，简述检验滤渣是否洗净的实验方法___________________________
(6)写出“还原”步骤中发生反应的离子方程式：_______________________
【无机综合及工艺流程(七)】答案
例1、(1)80℃ ，1.8ml/L H2SO4，30min
(2)2Fe2++H2O2+2H2O=2FeOOH↓+4H+
(3)7.37×10-11
(4)(NH4)2S2O8+MnSO4+2H2O=MnO2 ↓+(NH4)2SO4+2H2SO4
(5)料液的pH 增大，使料液中的c(H+)减小，促使Zn2++4HAZnA2·2HA+2H+ 向右进行，锌的萃取率增大 分液
(6)95.4%
【解析】分析：本题以利用废Ni-MH电池正极材料制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程为载体，考查流程的分析、图像分析、适宜条件的选择、外界条件对化学平衡的影响、指定情境下方程式的书写、溶度积的计算、化学实验的基本操作和化学计算。废Ni-MH电池正极材料加H2SO4浸出时，金属的氢氧化物转化成相应的硫酸盐；浸出液中加入Na2S将Cu2+转化为CuS沉淀除去；向“滤液1”中加入双氧水将Fe2+转化为FeOOH沉淀除去；向“滤液2”中加入NaF将Ca2+、Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀而除去；向“滤液3”中加入（NH4）2S2O8除去Mn2+；“滤液4”中用有机萃取剂除去Zn2+。
详解：（1）根据图1，“浸出”最佳温度约为80℃；根据图2，随着硫酸浓度的增大Ni浸出率增大，硫酸浓度为1.8ml/L时Ni浸出率已经很大，当硫酸浓度大于1.8ml/L，继续增大硫酸浓度Ni浸出率增大不明显，硫酸最适宜浓度为1.8ml/L；根据图3，“浸出”时间小于30min随着时间的延长Ni浸出率明显增大，大于30minNi浸出率趋于平缓，最佳时间为30min；“浸出”时最适宜的条件是：温度为80℃、硫酸浓度为1.8ml/L、时间为30min。
（2）双氧水将Fe2+转化为FeOOH沉淀，Fe2+被氧化，H2O2被还原，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H2O=2FeOOH↓+4H+。
（3）当加入过量NaF后，Ksp（MgF2）=c（Mg2+）·c2（F-），Ksp（CaF2）= c（Ca2+）·c2（F-），将两式相比消去c2（F-），Ksp（MgF2）= Ksp（CaF2）=1.1010-100.67=7.3710-11。
（4）（NH4）2S2O8与MnSO4反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、（NH4）2SO4和H2SO4，含锰元素的黑色不溶物为MnO2，反应可写成（NH4）2S2O8+MnSO4→MnO2↓+（NH4）2SO4+H2SO4，Mn元素的化合价由+2价升至+4价，S元素的化合价由+7价降至+6价，根据得失电子守恒和原子守恒配平，（NH4）2S2O8与MnSO4反应的化学方程式为：（NH4）2S2O8+MnSO4+2H2O=MnO2↓+（NH4）2SO4+2H2SO4。
（5）①pH增大时，锌的萃取率逐渐增大的原因是：料液pH增大，使料液中的c（H+）减小，促使Zn2++4HAZnA2·2HA+2H+ 向右进行，锌的萃取率增大。
②“滤液4”中加入有机萃取剂将Zn2+萃取，出现分层现象，将有机层与水层分离的“操作X”的名称为分液。
（6）根据Ni守恒，Ni的回收率为100%=95.4%。
例2、(1)PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S
(2)将方铅矿精矿磨成粉末 抑制Fe3+、Pb2+离子水解
(3)A B
(4)PbCl2（s）+ SO42(aq) PbSO4（s）+2Cl-(aq) 1.6×103ml/L
(5)PbSO4 -2e +2H2O =PbO2+SO42-+4H+
(6)50%
(3)产物中加入饱和食盐水，趁热过滤，利于PbCl2（s）+2Cl－(aq)PbCl4-(aq)△H＞0
正向进行，使PbCl2溶解，过滤除去硫等杂质，滤液1含有PbCl4-、Cl-、Fe2＋、Fe3＋等，滤液1蒸发浓缩，冷水浴中冷却，利用平衡逆向进行，析出PbCl2晶体，操作①应为：趁热过滤；操作②应为：蒸发浓缩，冷却结晶；
(4) Ksp(PbSO4)=1.0×10-8(5)铅蓄电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，PbSO4在阳极失去电子，生成PbO2，电极反应式为：PbSO4 -2e- +2H2O =PbO2+SO42-+4H+；
（6）41.4gPb的物质的量为：=0.2ml，由电极反应可知：Pb2e-，所以实际输出电量为：0.2ml×2×96500C/ml=38600C，理论输出的电量为：Q=It=0.2A×96500s=19300C，
该电池放电的能量转化率α=实际输出电量/理论输出电量×100%=×100%=50%。
例3、(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H2O2中，并不断搅拌
(2)Fe(OH)3 9.0×10－7ml·L－l 3.8×10－2
(3)2Sc3+＋ 3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋ 6H+
(4)2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2
(5)0.023V g
求出余下三种离子沉淀完全（离子浓度小于10－5ml/L）的pH，发现锰离子沉淀完全时pH约为10，钪离子沉淀完全时pH约为5，而铁离子沉淀完全时pH约为4，所以先加入氨水调节pH=3，过滤，滤渣主要成分是Fe(OH)3；再向滤液加入氨水调节pH=6，此时溶液中c(OH-)=10-8ml/L，滤液中Sc3+的浓度为；(3) 25 ℃时pH＝2的草酸溶液中＝=， “沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3+＋ 3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋ 6H+；（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2；（5）废酸中含钪量为15 mg·L－1，则V L废酸中含钪的质量为15，所以最多可提取Sc2O3的质量为。
例4、(1)2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2
(2)适当增大稀硫酸的浓度、升高温度、搅拌等
(3)CuSO4(也可答“CuSO4和H2SO4”) 阴
(4)在低温条件下K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小，且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小
(5)Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 49.0
(6)是
【解析】 (1)根据流程图，煅烧时Cr2O3与纯碱和空气中的氧气反应生成Na2CrO4，反应的化学方程式为2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2，故答案为：2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2；
(2)为提高酸浸速率，可采用的措施是适当增大稀硫酸的浓度、升高温度、搅拌等；
(3)根据上述分析，浸出液中除了含有TeOSO4(在电解过程中不反应)外，还可能含有CuSO4。铜离子转化为铜发生还原反应，电解沉积过程中析出单质铜的电极为阴极；
(4)在低温条件下K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小，且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小，因此通过冷却结晶能析出大量K2Cr2O7；
(5)①氧化还原滴定过程中发生硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2与Cr2O72-的反应，其中Cr2O72-被还原为Cr3+的离子方程式为Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；
②n(Fe2+)=0.025L×0.1000ml·L-1=0.0025ml，根据方程式Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O，则n(Cr2O72-)=0.0025ml××=ml，则所得产品中K2Cr2O7的纯度为×100%=49.0%；
(6) c(Cr3+)为3×10-5 ml·L-1，则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时，c(OH-)=ml·L-1=ml·L-1，此时，c(Fe3+)===2×10-12 ml·L-1＜1×10-5 ml·L-1，说明Fe3+沉淀完全。
例5、(1)2H+ + SiO32- = H2SiO3(胶体)
(2)3.2 Ni(OH)2 把Cr3+转化为CrO2-，除去铬元素
(3)70℃ 每300mL加入8mL双氧水 70℃以后沉淀率增加不大，同时双氧水分解速率加快，增加了成本
(4)3NiS + 8HNO3 = 2NO↑ + 4H2O + 3Ni(NO3)2 + 3S↓
【解析】 (1)“酸溶”后，加入十六烷基三甲基氯化铵溶液出现大量白色沉淀，这说明“酸溶”时生成的是硅酸胶体，所以“酸溶”时生成硅酸的离子方程式为2H+ +SiO32-＝H2SiO3(胶体)。
(2)根据氢氧化铁的溶度积常数可知铁离子恰好沉淀时溶液中氢氧根的浓度是，则溶液的pH＝3.2；由于氢氧化铬的性质类似于氢氧化铝，则当氢氧化钠过量时会生成NaCrO2，因此工业上把pH调至10，此时沉淀物有Fe(OH)3和Ni(OH)2，目的是把Cr3+转化为CrO2-，除去铬元素。
(3)①根据图像可知温度为70℃、加入8mL双氧水时沉淀率高，因此合适的工艺条件为70℃、每300mL加入8mL双氧水；
②由于70℃以后沉淀率增加不大，同时双氧水分解速率加快，增加了成本，所以温度不能太高。
(4)“一次沉镍”产物为NiS，由于硝酸具有氧化性，则稀硝酸与之反应的化学反应方程式为3NiS+8HNO3＝2NO↑+4H2O+3Ni(NO3)2+3S↓。
例6、(1)CuS＋MnO2＋4H＋Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O
(2)Cu
(3)将Fe2+氧化为Fe3+ 5.0(4)Mn2＋−2e−＋2H2O＝MnO2＋4H＋ H2SO4
(5)Mn2＋＋2HCO3—＝ MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 由于K＝7.0×106>105，所以该反应能进行
【解析】 (1) 软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等杂质)中加入硫酸，只有二氧化硅不能被硫酸溶解，因此滤渣1中含有SiO2，由于MnO2具有强氧化性，能够在酸性溶液中将CuS氧化生成硫，反应的离子方程式为CuS＋MnO2＋4H＋Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O，故答案为：CuS＋MnO2＋4H＋Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O；
－1、==1.0×10－8 ml·L－1，则c(OH-)＜1.0×10－8 ml·L－1，即pH＜6，根据Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33、Ksp[Fe(OH)3]＝3.0×10－39，则需调节溶液中的c(OH-)分别大于==1.0×10－9 ml·L－1、==×10－11ml·L－1，则c(OH-)＞1.0×10－9 ml·L－1，即pH＞5，因此pH范围为5.0(4)反应Ⅳ中电极均是惰性电极，电解硫酸锰和硫酸锌的混合溶液，根据流程图，电解生成了二氧化锰和锌，则阳极电极反应式为Mn2＋−2e−＋2H2O＝MnO2＋4H＋。本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和硫酸，故答案为：Mn2＋−2e−＋2H2O＝MnO2＋4H＋；H2SO4；
(5)废水处理领域中常用NH4HCO3溶液将Mn2+转化为MnCO3，反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCO3—＝ MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，该反应的平衡常数K====7.0×106>105，所以该反应能进行，故答案为：Mn2＋＋2HCO3—＝ MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；由于K＝7.0×106>105，所以该反应能进行。
【课后作业】
1、(1)漏斗 SiO2
(2)取歩骤III反应后的溶液少量试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈现血红色，则说明已经进行完全
(3)防止NH4HCO3分解、减少Fe2+的水解 2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O
(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
(5)8.8
(6)7b/10a
【解析】（1）实验室实现“步骤II”中分离操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等；该步骤是为了除去SiO2。
（2）检验步骤III已经进行完全的操作是：取歩骤III反应后的溶液少量试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈现血红色，则说明已经进行完全。
（3）步骤V的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是：防止NH4HCO3分解、减少Fe2+的水解；该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O。
（4）步骤VI中发生反应的化学反应方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
（5）步骤V中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时,若c(Fe2+)=1×10-6ml/L，欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2，应控制溶液的c()，则，所以，pH≤8.8。
（6）由题意可知，称取ag样品，充分“酸溶” “水溶”后过滤，向滤液中加入足量的H2O2，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得氧化铁的质量为bg，则m(Fe)=，所以，该样品中Fe元素的质量分数为。
2、(1)+3
(2)除去Cu2+、Fe3+
(3)CuS+MnO2+4H+=Cu2++ Mn2++S↓+2H2O
(4)温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低
(5) BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑
(6)50∶1 5.3
【解析】(1)BiOCl中O为-2价，Cl为-1价，根据化合价代数和为0，可知Bi元素的化合价为+3价，答案为：+3
（4）“浸铋”时,所加物质为盐酸和氯化钠溶液，盐酸易挥发，升高温度，HCl挥发，反应物浓度降低，答案为：温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低
(5) “沉铋”时加入的物质是Na2CO3，生成BiOCl，因此有BiCl3+Na2CO3→BiOCl，根据发应特点产物还有NaCl和CO2，化学方程式为：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑答案为：BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑
（6）①根据表格数据，L/S=50：1以后，Pb2+、As3+去除率虽然增加，但是Pb2+、As3+去除率变化都不大，因此为了节省能源以及原料，L/S控制在50：1②c(AsO43-)=1×10-9ml/L，此时c(Fe3+)=Ksp（FeAsO4）/c(AsO43-)=5×10-21/10-9ml/L=5×10-12ml/L，此时c(OH-)= = =2×10-9 ml/L，此时的pH=5.3，即pH小于5.3.答案为：5.3
3、(1)A
(2)AB CD
(3)3S2O＋4Cr2O＋26H＋===6SO＋8Cr3＋＋13H2O
(4)不能 因阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O还原到低价态
(5)8
【解析】I.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子,同时Cr3+被氧化为Cr2O72-,加氢氧化钠调节pH=8,则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤,滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等,通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,然后加Na2S2O3把Cr2O72-还原为Cr3+,再调节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4，
(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子,同时不能引入新的杂质,所以可以用Na2O2代替H2O2；
(2)根据表中数据可知,pH=8时,Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,则Fe3+、Al3+被除去;通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+；
(3)每消耗0.8mlCr2O72-转移4.8mle−,则1mlCr2O72-转移6ml电子,所以生成Cr3+,S2O32-被氧化为SO42-,则反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
II.(1)若用Cu电极来代替Fe电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应；
(2)由Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－20可得Ksp＝c(Cr3+)×c3(OH−)=0.01×c3(OH−)=1×10－20，c(OH−)=1×10－6，所以c(H+)=1×10－8，pH=8。
4、(1)MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O 加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎
(2)65.2 250mL 容量瓶、胶头滴管
(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)Si+4HCl
(5)0.1ml·L-1氨水 [5.3，9.0)
【解析】(1)MgAl4Si10O26(OH)2 用氧化物的形式表示为MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O，酸浸时，为了提高浸取率，可以改变适当的条件，采取的措施通常有加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎，故答案为：MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O；加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎；
(2)根据稀释后硫酸的物质的量不变，需量取浓硫酸的体积==0.0652L=65.2 mL，配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需250mL 容量瓶、胶头滴管，故答案为：65.2；250mL 容量瓶、胶头滴管；
(3)实验室通常用浓盐酸与二氧化锰加热制备Cl2，反应 的离子反应方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；
(4)根据流程图，粗硅与氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅和H2反应生成硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiCl4 + 2H24HCl + Si，反应过程中电子的转移用单线桥法表示为Si+4HCl，故答案为：Si+4HCl；
(5)由于氢氧化铝是两性氢氧化物，能够溶于过量的氢氧化钠溶液，因此选用0.1ml· L-1氨水较为合理；当开始沉淀Mg2+时，c(OH-)====1.0×10-5ml· L-1，pH=9.0，当完全沉淀Mg2+时，c(OH-)====×10-3ml· L-1，pH在11~12之间，当开始沉淀Al3+时，c(OH-)===2.0×10-11ml· L-1，pH=3.3，当完全沉淀Al3+时，c(OH-)===2.0×10-9ml· L-1，pH=5.3，因此调节溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分离，需要控制溶液的pH值在[5.3，9.0) ，故答案为：0.1ml·L-1氨水；[5.3，9.0)。
5、(1)SiO2 5Ni+12H++2NO3-= 5Ni2++N2↑+6H2O
(2)将亚铁离子氧化为铁离子 调节溶液的pH，使Fe3+完全沉淀为黄钠铁矾渣
(3)H2S+Cu2+=CuS↓+2H+ 无易挥发的有毒气体H2S 逸出，可保护环境
(4)过量的F-生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器
(5)9.15
Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10-5ml/L×c2(OH-)= 2.0×10-15，则c(OH-)= ×10-5，c(H+)=，该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为9.15时，Ni2+才刚好沉淀完全。
6、(1)提高反应温度或将软锰矿研细等其他合理答案
(2)Fe(OH)3 Ca2＋
(3)＜
(4)115.8 或1.2ⅹ102
【解析】（1）反应物接触面积越大、温度越高反应速率越快，所以能提高还原浸出速率的措施：升高反应温度或将软锰矿研细等；
（2）调节溶液的pH，Fe(OH)3的Ksp为4.0×10-38与其它离子相比最小，调节pH可以将 Fe（OH） 3沉淀下来；CaF 2难溶于水，滤液2中含有Mn 2+、Ca 2+、NH 4 +、SO 4 2-，加入MnF 2的目的是形成CaF 2沉淀，除去Ca 2+； （3）S2－水解显碱性，促进NH4＋水解，所以等浓度的（NH4)2S与（NH4)2SO4 溶液中，NH4＋的浓度大小为：前者<后者，
（4）由MnCO3(s)＋2OH－(aq) Mn(OH)2(s)＋CO (aq)，可知，
K== ==115.8。
7、(1)12h 90℃ SiO2(二氧化硅)
(2)2C2O3+4H2SO4(浓)4CSO4+4H2O+O2↑
(3)2Na++6Fe3++4SO42－+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+
(4)2.0×10-5(ml·L－1) －1
(5)Cu2S、S
(6)NiSO4
(7)
【解析】（1）根据钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系，推出在12h、90℃时钴的浸出率最高；根据水钴矿的成分，SiO2是酸性氧化物，不与酸反应，即滤渣①的主要成分是SiO2；（2）C2O3中C的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，应该是O元素被氧化成O2，因此反应方程式为2C2O3＋4H2SO4(浓) 4CSO4＋4H2O＋O2↑；（3）根据生成黄钠铁矾，推出离子反应方程式为2Na＋＋6Fe3＋＋4SO42－＋12H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H＋；（4），c(Mg2＋)=10－5ml·L－1代入公式，求出c(Ca2＋)=2.0×10－5；（5）还原产物是氧化剂被还原得出的物质，根据化学反应方程式，CuSO4中Cu的化合价由＋2价→＋1价，化合价降低，Na2S2O3中一部分S的化合价降低，转化成S和Cu2S中的S，即还原产物是Cu2S和S；（6）根据流程的目的，以及主要成分，推出水相①中含有溶质为Na2SO4和NiSO4；（7）根据产率的公式，得出钴的产率为
8、(1)Ag++e-= Ag
(2) 减小 阳极参与失电子的金属除了银还有比银活泼的金属，例如铁，但阴极得电子的却只有Ag+，所以AgNO3浓度减小 (3)4.0×10－20ml·L－1
(4)1∶1
(5)用一支洁净的小试管，取最后清洗液1～2mL，向其中滴入过量的稀硝酸酸化，之后滴加几滴AgNO3溶液，若出现白色沉淀，说明没有洗干净，反之则洗涤干净
(6)（NH4）2PdCl6+2HCOOH=Pd↓+2CO2↑+2NH4++6Cl-+4H+
【解析】Ⅰ．工业上常利用电解含有铁、钯、铜等金属的粗银棒精炼银，根据电解装置图，粗银棒为阳极，纯银片为阴极。
(1)阴极发生还原反应，溶液中的阳离子放电，电极反应式为Ag++e-= Ag，故答案为：Ag++e-= Ag；
(2)精炼过程中，阳极参与失电子的金属除了银还有比银活泼的金属，例如铁等元素，但阴极得电子的却只有Ag+，所以AgNO3浓度减小，故答案为：减小；阳极参与失电子的金属除了银还有比银活泼的金属，例如铁，但阴极得电子的却只有Ag+，所以AgNO3浓度减小；
Ⅱ．(3) 根据Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15，c(OH-)= ml·L-1= ml·L-1=1×10-6ml·L-1，根据Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，得c(Fe3+)= ml·L-1= ml·L-1=4.0×10-20ml·L-1，故答案为：4.0×10-20ml·L-1；
(4)“氧化”过程中过氧化氢在酸性条件下氧化Pd2+得到PdCl62-，失去2e-，同时过氧化氢被还原得到水，得到2e-，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，故答案为：1∶1；
(5)为保证产品的纯净，“沉淀”过程中所得滤渣需要洗涤，根据流程图，沉淀上吸附的离子有氯离子等，检验滤渣是否洗净只需要检验是否存在氯离子即可，方法为用一支洁净的小试管，取最后清洗液1～2mL，向其中滴入过量的稀硝酸酸化，之后滴加几滴AgNO3溶液，若出现白色沉淀，说明没有洗干净，反之则洗涤干净，故答案为：用一支洁净的小试管，取最后清洗液1～2mL，向其中滴入过量的稀硝酸酸化，之后滴加几滴AgNO3溶液，若出现白色沉淀，说明没有洗干净，反之则洗涤干净；
(6)“还原”步骤中(NH4)2PdCl6与HCOOH发生氧化还原反应生成Pd单质，甲酸被氧化生成二氧化碳，反应的离子方程式为(NH4)2PdCl6+2HCOOH=Pd↓+2CO2↑+2NH4++6Cl-+4H+，故答案为：(NH4)2PdCl6+2HCOOH=Pd↓+2CO2↑+2NH4++6Cl-+4H+。
L/S
125∶1
50∶1
25∶1
15∶1
Pb2+去除率/%
84.86
94.15
95.40
96.83
As3+去除率/%
98.79
98.92
98.34
99.05
m(沉铋)/g
2.34
2.33
2.05
1.98
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
Al(OH)3
Cr(OH)3
pH
3.7
9.6
11.1
8
9
物质
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Ca(OH)2
Mn(OH)2
CuS
CaS
MnS
MnCO3
Ksp
4.0×10-38
2.210-22
5.510-6
1.910-13
6.310-36
9.110-6
2.510-15
2.210-11