2024届高考一轮复习化学课时练　第56练　水溶液中的离子反应综合提升（含答案）

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已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_______________________________________________。
a．进一步粉碎矿石 b．鼓入适当过量的空气 c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为____________________________。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②________________________。
(4)滤渣的主要成分为__________(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)加入金属Bi的目的是__________________________________________________________。
2．(2022·全国乙卷，26)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_______________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因：____________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是____________________
_______________________________________________________________________________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是_______________________________________________________；
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为_______________________
_______________________________________________________________________________；
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是__________________________________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有__________。
3．(2022·山东滕州二中模拟)富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：
已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 ml·L－1)
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4。
①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4__________(填“>”或“＜”)H3BO3。
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)eq \\al(－,4)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)。
A．硼酸是一元酸
B．向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生
C．硼酸的电离方程式可表示为H3BO3＋H2OB(OH)eq \\al(－,4)＋H＋
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，_____________________________________
(填操作和现象)，证明溶液中含有Fe2＋。
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至____________以上，使杂质离子转化为__________________(填化学式)沉淀，过滤。
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到____________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到________________晶体。
4．(2022·南京模拟)钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。
(1)“溶浸”过程中生成了TiOSO4，其中Ti的化合价为____________，“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)物质A为单质，化学式为__________，“一系列操作”为蒸发浓缩、________和过滤。
(3)将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(4)若反应后的溶液中c(Fe2＋)＝2.0×10－6 ml·L－1，则溶液中c(COeq \\al(2－,3))＝__________ ml·L－1(已知：常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10－6 ml·L－1)。
第56练 水溶液中的离子反应综合提升
1．(1)ab (2)2Bi2S3＋9O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Bi2O3＋6SO2 (3)抑制金属离子水解 (4)SiO2 (5)Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O (6)将Fe3＋转化为Fe2＋
解析 (1)联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率，选项a符合题意；鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应，选项b符合题意；降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率，选项c不符合题意。(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，根据原子守恒可知还应生成SO2，结合得失电子守恒，反应的化学方程式为2Bi2S3＋9O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Bi2O3＋6SO2。(3)加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低。(4)滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2。(5)因Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。(6)由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
2．(1)PbSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)===PbCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) 反应PbSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)的平衡常数K＝eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))＝eq \f(cPb2＋·cSO\\al(2－,4),cPb2＋·cCO\\al(2－,3))＝eq \f(KspPbSO4,KspPbCO3)≈3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)的平衡常数K＝eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))＝eq \f(cBa2＋·cSO\\al(2－,4),cBa2＋·cCO\\al(2－,3))＝eq \f(KspBaSO4,KspBaCO3)≈0.04≪105，反应正向进行的程度有限
(3)(ⅰ)Fe2＋ (ⅱ)Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O
(ⅲ)作还原剂 (4)Fe(OH)3、Al(OH)3 (5)Ba2＋、Na＋
解析 (3)(ⅰ)过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。(ⅱ)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O。(ⅲ)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4价降低到＋2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。(4)酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5)加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为氢氧化铅，最终转化为氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
3．(1)①＞ ②AC (2)滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀 (3)4.7 Al(OH)3、Fe(OH)3 (4)硫酸镁 硼酸
解析 (1)①2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4，根据强酸制弱酸可知，酸性：H2SO4＞H3BO3；②硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)eq \\al(－,4)，可知硼酸为一元酸，A项正确；由于非金属性：B(3)溶液中含有铁离子、铝离子等杂质，由表中数据可知，用MgO调节溶液的pH至4.7以上，使杂质离子转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3。
(4)由图像可知硫酸镁的溶解度随温度升高先升高后降低，硼酸的溶解度随温度升高而增大，则可升温结晶，得到硫酸镁晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到硼酸晶体。
4．(1)＋4 FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O (2)Fe 冷却结晶 (3)Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O (4)1.0×10－5
解析 (1)TiOSO4中S的化合价为＋6价，O的化合价为－2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可知TiOSO4中Ti的化合价为＋4价。结合钛铁矿的成分及“溶浸”过程中生成了TiOSO4，可知该过程发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。(2)该流程中还有副产物FeSO4·7H2O，故需将溶浸产物中的Fe3＋除去，物质A为Fe。(3)HCOeq \\al(－,3)能电离出H＋和COeq \\al(2－,3)，Fe2＋与COeq \\al(2－,3)结合形成难溶的FeCO3沉淀，H＋与另一分子HCOeq \\al(－,3)反应生成CO2和H2O，故反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。(4)常温下FeCO3饱和溶液浓度为4.5×10－6 ml·L－1，则Ksp(FeCO3)＝4.5×10－6×4.5×10－6≈2.0×10－11。当反应后的溶液中c(Fe2＋)＝2×10－6 ml·L－1时，c(COeq \\al(2－,3))＝eq \f(2.0×10－11,2.0×10－6) ml·L－1＝1.0×10－5 ml·L－1。
开始沉淀pH
完全沉淀pH
Fe2＋
6.5
8.3
Fe3＋
1.6
2.8
Mn2＋
8.1
10.1
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10－8
7.4×10－14
1.1×10－10
2.6×10－9
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀时
1.9
3.4
7.0
9.1
完全沉淀时
3.2
4.7
9.0
11.1