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    2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题八 大题题空逐空突破(十二) 化工流程题中Ksp应用集训
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    2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题八 大题题空逐空突破(十二) 化工流程题中Ksp应用集训

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    这是一份2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题八 大题题空逐空突破(十二) 化工流程题中Ksp应用集训,共5页。


    已知:①镓在元素周期表中位于第四周期ⅢA族,化学性质与铝相似。
    ②lg2=0.3,lg3=0.48。
    ③部分物质的Ksp如表所示:
    (1)加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)____________________________________。
    (2)调pH的目的是_______________________________________________________________;室温条件下,若浸出液中各阳离子的浓度均为0.01 ml·L-1,当溶液中某种离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时即认为该离子已完全除去,则pH应调节的范围为______________。
    答案 (1)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
    (2)使Fe3+、Ga3+沉淀完全而Zn2+不沉淀 5.48解析 (1)Fe2+具有还原性,H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,反应的离子方程式是:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
    (2)根据流程中物质转化关系可知调pH的目的是将Fe3+、Ga3+转化为氢氧化物沉淀,Zn2+不能形成Zn(OH)2,从而与Zn2+分离;Fe(OH)3和Ga(OH)3属于同种类型,Ksp[Ga(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],Ga3+完全沉淀时Fe3+已经完全沉淀,浓度小于1×10-5ml·L-1,c(OH-)=eq \r(3,\f(Ksp[GaOH3],cGa3+))=eq \r(3,\f(2.7×10-31,1×10-5))ml·L-1=3×10-9ml·L-1,c(H+)=eq \f(1,3)×10-5ml·L-1,pH=-lg(eq \f(1,3)×10-5)=5.48,Zn2+开始沉淀时c(OH-)=eq \r(\f(Ksp[ZnOH2],cZn2+))=eq \r(\f(1.6×10-17,0.01)) ml·L-1=4×10-8ml·L-1,c(H+)=eq \f(1,4)×10-6ml·L-1,pH=-lg(eq \f(1,4)×10-6)=6.6,则pH应调节的范围为5.482.偏钒酸镁在化工“新型材料”光电领域有着重要的用途。以硼泥[主要成分是MgO(52.12%)还有Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质]为原料设计制备偏钒酸镁的生产工艺如图所示:
    “除杂”过程加入双氧水的目的是__________________________________________(用离子方程式表示)。此过程中使Fe3+、Al3+浓度均小于1×10-6 ml·L-1,在室温下需调节pH的范围是:__________(已知:Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,pH=9.3时,Mg2+开始沉淀)。
    答案 2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O 5<pH<9.3
    解析 加入双氧水可以把Fe2+氧化为Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。因氢氧化铝的溶解度大于氢氧化铁,根据Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Fe3+、Al3+浓度均小于l×10-6ml·L-1时c(OH-)>eq \r(3,\f(10-33,10-6))ml·L-1=10-9ml·L-1,pH最小值为5,为防止Mg2+沉淀,控制pH的最大值为9.3,所以pH的范围是53.工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示:
    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+)=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}
    答案 是
    解析 Cr(OH)3开始出现沉淀时,溶液中c3(OH-)=eq \f(Ksp[CrOH3],cCr3+)=eq \f(6.0×10-31,3×10-5)=2×10-26,若Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)应小于10-5ml·L-1,此时溶液中c(Fe3+)=eq \f(Ksp[FeOH3],c3OH-)=eq \f(4.0×10-38,2×10-26) ml·L-1=2×10-12 ml·L-1<1×10-5 ml·L-1,说明Fe3+沉淀完全。
    4.钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中黑钨矿的主要成分是FeWO4、MnWO4,还含有少量Si、P、As的化合物。由黑钨矿制备WO3的工艺流程如图:
    浸出液中的溶质有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4,加入MgSO4、H2SO4将溶液的pH调至9时,溶液中eq \f(cPO\\al(3-,4),cAsO\\al(3-,4))=________。(已知Ksp[Mg3(PO4)2]=2.0×10-24、Ksp[Mg3(AsO4)2]=2.0×10-20。)
    答案 10-2
    解析 已知Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(POeq \\al(3-,4))=2.0×10-24、Ksp[Mg3(AsO4)2]=c3(Mg2+)·c2(AsOeq \\al(3-,4))=2.0×10-20,将溶液的pH调至9时,溶液中eq \f(cPO\\al(3-,4),cAsO\\al(3-,4))=eq \f(\r(\f(Ksp[Mg3PO42],c3Mg2+)),\r(\f(Ksp[Mg3AsO42],c3Mg2+)))=eq \r(\f(2.0×10-24,2.0×10-20))=10-2。
    5.对废银合金触电材料进行分离回收既可以节约矿物资源,又可以减少环境污染。某废银合金触电材料含Ag、Cu、Sn等,现欲利用以下工艺流程回收其中的金属资源。
    回答问题:常温下,Cu2+/Sn4+混合液中c(Cu2+)=0.022 ml·L-1,将混合液“加热搅拌”后冷却至室温,再加“尿素”调节溶液的pH范围为_____________。(当溶液中的离子浓度小于10-5ml·L-1时,沉淀完全。已知:Ksp[Sn(OH)4]=1×10-55;Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)
    答案 1.5解析 调节pH为保证Sn4+沉淀完全(离子浓度小于10-5ml·L-1),按c(Sn4+)=1×10-5 ml·L-1进行计算,根据Ksp[Sn(OH)4]=1×10-55可得,c(OH-)=1×10-12.5 ml·L-1,则c(H+)=1×10-1.5 ml·L-1,pH=1.5,为保证Cu2+(0.022 ml·L-1)不沉淀,按c(Cu2+)=0.022 ml·L-1进行计算,根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20可得,c(OH-)=1×10-9 ml·L-1,则c(H+)=1×10-5 ml·L-1,pH=5,则pH的取值范围1.56.锂离子电池的广泛应用同样也要求处理电池废料以节约资源、保护环境。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(由Al箔、LiFePO4活性材料、少量不溶于酸碱的导电剂组成)中的资源,部分流程如图:
    若滤液②中c(Li+)=4 ml·L-1加入等体积的Na2CO3后,沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%,计算滤液③中c(COeq \\al(2-,3))=________。[Ksp(Li2CO3)=1.62×10-3]
    答案 0.2 ml·L-1
    解析 碳酸锂是沉淀,存在难溶电解质的溶解平衡,设两溶液体积均为V,滤液②中c(Li+)=4 ml·L-1,沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%,则沉淀后溶液中锂离子的浓度为eq \f(4 ml·L-1×V×1-95.5%,2V)=0.09 ml·L-1,因为Ksp (Li2CO3)=c2(Li+)·c(COeq \\al(2-,3)),故c(COeq \\al(2-,3))=eq \f(KspLi2CO3,c2Li+)=eq \f(1.62×10-3,0.092)=0.2 ml·L-1。
    7.工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCO2)的流程如下:
    已知:部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=-lgKsp)的柱状图如图。
    回答下列问题:
    (1)向“浸出液”中加入CaCO3,其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸,控制pH使Fe3+、Al3+完全沉淀,则pH的范围为________。(保留到小数点后一位。已知:完全沉淀后离子浓度低于1×10-5ml·L-1)
    (2)常温下,已知Ksp[Mg(OH)2]=3.2×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39,若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液,所得溶液中金属阳离子的浓度分别为________ml·L-1、________ml·L-1。
    答案 (1)pH>4.7 (2)2×10-4 1×10-10
    解析 (1)根据柱状图分析可知,Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的,那么使Al3+完全沉淀的pH大于使Fe3+完全沉淀的pH,Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,c(OH-)=eq \r(3,\f(Ksp,cAl3+))=eq \r(3,\f(1×10-33,1×10-5))ml·L-1 ≈1×10-9.3ml·L-1,c(H+)=1×10-4.7ml·L-1,pH=4.7,即应pH>4.7。
    (2)将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液,即为饱和溶液,溶液中离子浓度满足沉淀溶解平衡方程式中化学计量数关系,所以Mg(OH)2悬浊液中c(Mg2+)=eq \f(Ksp[MgOH2],c2OH),c(OH-)=2c(Mg2+),则c(Mg2+)=eq \r(3,\f(Ksp[MgOH2],4))=eq \r(3,\f(3.2×10-11,4))ml·L-1=2×10-4ml·L-1;Fe(OH)3中c(Fe3+)=eq \f(Ksp[FeOH3],c3OH-),c(OH-)=3c(Fe3+),则c(Fe3+)=eq \r(4,\f(Ksp[FeOH3],27))=eq \r(4,\f(2.7×10-39,27))ml·L-1=1×10-10ml·L-1。物质
    Zn(OH)2
    Ga(OH)3
    Fe(OH)2
    Fe(OH)3
    Ksp
    1.6×10-17
    2.7×10-31
    8×10-16
    2.8×10-39
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