2024届高考化学一轮复习 课时分层作业48 化工流程中的Ksp计算与溶解平衡图像 (含答案)
展开一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.在T ℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.T ℃时,在Y点和Z点,Ag2CrO4的Ksp相等
B.向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8
D.图中a= eq \r(2)×10-4
2.室温下两种金属硫化物MS、QS的沉淀溶解平衡曲线分别为图中的Ⅰ、Ⅱ(X2+代表M2+或Q2+),下列有关说法中正确的是( )
A.MS易与可溶性Q(NO3)2的溶液作用转化为QS
B.与a点对应的由MS形成的分散系很稳定
C.向c(M2+)>a(Q2+)的混合溶液中滴加Na2S溶液,首先析出MS沉淀
D.蒸发a点的QS溶液可得到b点状态的QS溶液
3.(2022·潍坊模拟)ROH是一元弱碱,难溶盐RA、RB的两饱和溶液中c(A-)或c(B-)随c(OH-)而变化,A-和B-不发生水解。实验发现,298 K时c2(A-)与c(OH-)、c2(B-)与c(OH-)的关系如图所示,甲表示c2(A-)与c(OH-)关系。下列叙述错误的是( )
A.RA饱和溶液pH=6时,c(A-)<2×10-5 ml·L-1
B.RB的溶度积Ksp(RB)的数值为5×10-11
C.ROH的电离平衡常数Kb(ROH)的数值为2×10-6
D.RB饱和溶液中pH=7时,c(R+)+c(H+)=c(B-)+c(OH-)
4.(2022·石家庄质检)已知SrF2属于难溶于水、可溶于酸的盐。常温下,用HCl调节SrF2浊液的pH,测得在不同pH条件下,体系中-lg c(X)(X为Sr2+或F-)与lg eq \f(c(HF),c(H+))的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.L1代表-lg c(Sr2+)与lg eq \f(c(HF),c(H+))的关系
B.Ksp(SrF2)的数量级为10-9
C.a、c两点的溶液中均存在2c(Sr2+)=c(F-)+c(HF)
D.c点的溶液中存在c(Cl-)>c(Sr2+)=c(HF)>c(H+)
5.(2022·长沙质检)常温下,向含MgCl2和AlCl3混合溶液中滴加NaOH溶液,Mg和Al两种元素在水溶液中的存在形式与pH的关系如图所示,纵轴lg c=lg c(Mn+)或lg c(AlO eq \\al(-,2))。当溶液中离子浓度小于10-5 ml·L-1时,可认为完全沉淀。下列说法正确的是( )
A.图中M代表Mg2+
B.Ksp[Al(OH)3]
D.氢氧化钠不能完全分离Mg2+和Al3+
二、非选择题
6.(2022·济南模拟)铈可用作优良的环保材料,现以氟碳铈矿(CeFCO3,含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备铈,其工艺流程如图所示。
已知:①滤渣Ⅰ主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3;②Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38;Ksp[Ce(OH)3]=1×10-22;③lg 2≈0.3。
(1)用盐酸和H3BO3提取Ce元素时,体现盐酸的性质有 ,“滤渣Ⅰ”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应,则“滤渣Ⅱ”主要成分为 (填化学式)。
(2)“滤液Ⅰ”中c(Ce3+)=0.1 ml·L-1,用氨水调pH的范围是 ,“滤液Ⅱ”中加入NH4HCO3发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________,若Ce2(CO3)3经充分焙烧质量减少5.8 t,则获得CeO2的质量为 t。
7.(2022·丰台区模拟)某湿法炼锌厂在除杂过程中产生的黄钾铁钒渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量CaO、MgO、SiO2等。由黄钾铁矾渣制备复合镍锌铁氧体(NiZnFe4O8)的流程如图:
(1)在Fe2+、Ni2+、Zn2+“共沉淀”过程中,三种离子的损失浓度的对数与pH、pH与 eq \f(n(NH4HCO3),n(Fe2++Ni2++Zn2+))的关系曲线分别如图甲和图乙。为提高原料利用率, eq \f(n(NH4HCO3),n(Fe2++Ni2++Zn2+))最好控制在 左右;若以Me代表Fe、Ni、Zn元素,则生成MeCO3·2Me(OH)2·H2O沉淀的化学方程式为 。
甲 乙
(2)“共沉淀”过程中温度不宜过高,原因是_______________________________
___________________________________________________________________。
(3)常温下,向FeCl2溶液中滴加NH4HCO3,发生反应:Fe2+(aq)+2HCO eq \\al(-,3)(aq)===FeCO3(s)+H2CO3(aq)[已知:Ksp(FeCO3)=3.20×10-11,Ka1(H2CO3)=4.20×10-7,Ka2(H2CO3)=5.60×10-11],该反应的平衡常数K= 。
8.工业上用钒炉渣(主要含有V2O3·FeO,还含少量SiO2、P2O5等杂质)提取V2O5的工艺流程如下:
某钒炉渣制得的100 L溶液,用硫酸镁溶液除去硅、磷时,滤渣为3.68 kg MgSiO3和2.62 kg Mg3(PO4)2,它们的溶解度随温度的变化忽略不计。
已知:常温下,Ksp(MgSiO3)=2.4×10-5,Ksp[Mg3(PO4)2]=2.7×10-24。如果10 mL滤液中c(SiO eq \\al(2-,3))=8.0×10-3 ml·L-1,则该滤液中c(PO eq \\al(3-,4))= ml·L-1。
课时分层作业(四十八)
1.C [一定温度下溶度积是常数,所以T ℃时,Y点和Z点Ag2CrO4的Ksp相等,A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,不能使溶液由Y点变为X点,B正确;曲线上的点都是沉淀溶解平衡点,Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为Ag2CrO4(s)⥫⥬2Ag+(aq)+CrO eq \\al(2-,4)(aq),Ksp=c2(Ag+)·c(CrO eq \\al(2-,4))=(1×10-3)2×1×10-5=1×10-11,C错误;Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO eq \\al(2-,4))=1×10-11,Z点时c(CrO eq \\al(2-,4))=5×10-4 ml·L-1,c2(Ag+)=2×10-8 ml2·L-2,所以a= eq \r(2)×10-4,D正确。 ]
2.C [根据图像可求Ksp(MS)=10-30×1=10-30,Ksp(QS)=1×10-20>Ksp(MS),故QS易转化为MS,A错误;a点Q(MS)>Ksp(MS),此点为过饱和溶液,不稳定,易析出沉淀,B错误;溶度积小的先析出沉淀,Ksp(MS)
3.CD [RA饱和溶液pH=6时,c(H+)=10-6 ml·L-1,c(OH-)=1×10-8 ml·L-1,据图可知此时c2(A-)=30×10-11(ml·L-1)2,所以c(A-)=eq \r(3)×10-5 ml·L-1<2×10-5 ml·L-1,A正确;RB的饱和溶液中存在平衡:RB(s)R+(aq)+B-(aq)、R++H2OROH+H+,溶液酸性越强,R+的水解程度越弱,c(R+)和c(B-)越接近,据图可知当c(OH-)接近0时(酸性强),当c(OH-) =0时c2(B-)=5×10-11(ml·L-1)2,此时c(R+)=c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=c2(B-)=5×10-11,B正确;RB溶液中存在物料守恒:c(R+)+c(ROH)=c(B-),Kb(ROH)=eq \f(c(OH-)·c(R+),c(ROH)),若调节pH使碱性增强(加入的碱不是ROH),则c(R+)=c(ROH)时,满足c(R+)=c(ROH)=eq \f(1,2)c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=eq \f(1,2)c(B-)·c(B-)=5×10-11,所以此时c2(B-)=10×10-11 (ml·L-1)2,据图可知此时c(OH-)=2×10-8 ml·L-1,即Kb(ROH)=2×10-8,C错误;RB饱和溶液中,由于R+的水解,溶液会显酸性,所以pH=7时需要加入碱,若加入的碱不是ROH,则还有其他阳离子,此时根据电荷守恒可知c(R+)+c(H+)≠c(B-)+c(OH-),D错误。]
4.A [根据Ka= eq \f(c(H+)·c(F-),c(HF)),可得-lg eq \f(c(H+),c(HF))-lg c(F-)=-lg Ka,则lg eq \f(c(HF),c(H+))-lg c(F-)=-lg Ka,Ka不变,即lg eq \f(c(HF),c(H+))随-lg c(F-)的增大而减小,故L1代表-lg c(F-)与lg eq \f(c(HF),c(H+))的关系,L2代表-lg c(Sr2+)与lg eq \f(c(HF),c(H+))的关系,A项错误;由图可知,lg eq \f(c(HF),c(H+))=1.0时,c(F-)=10-2.2 ml·L-1、c(Sr2+)=10-4.0 ml·L-1,则Ksp(SrF2)=c(Sr2+)·c2(F-)=10-8.4=100.6×10-9,其数量级为10-9,B项正确;根据物料守恒,可知溶液中始终存在c(F-)+c(HF)=2c(Sr2+),C项正确;c为L1、L2的交点,则c(Sr2+)=c(F-),根据物料守恒式可得c(Sr2+)=c(F-)=c(HF),c点对应的lg eq \f(c(HF),c(H+))>0,故c(HF)>c(H+),根据电荷守恒2c(Sr2+)+c(H+)=c(F-)+c(Cl-)+c(OH-),及c(Sr2+)=c(F-),可得c(Sr2+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),通入HCl使溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),则c(Cl-)>c(Sr2+),故c点的溶液中存在c(Cl-)>c(Sr2+)=c(HF)>c(H+),D项正确。]
5.BC [pH变大时逐渐生成Q,所以Q是AlO eq \\al(-,2),AlO eq \\al(-,2)与Al3+会发生相互促进的水解反应,所以它们不共存,因此N是Mg2+,M是Al3+,A错误;点(3.0,0)处,c(Al3+)=1 ml·L-1,c(OH-)=10-11 ml·L-1,Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=10-33,同理取点(8.5,0)可求出Ksp[Mg(OH)2]=10-11,所以Ksp[Al(OH)3]
2Ce2(CO3)3+O2===6CO2+4CeO2 Δm
4×172 232
m 5.8 t
m= eq \f(4×172×5.8,232) t=17.2 t,则获得CeO2的质量为17.2 t。
答案:(1)酸性、还原性 KBF4 (2)3.3≤pH<7 2Ce3++6HCO eq \\al(-,3)===Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O 17.2
7.解析:(1)根据图甲,pH为7.2左右时,三种离子的损失浓度最低,又根据图乙, eq \f(n(NH4HCO3),n(Fe2++Ni2++Zn2+))=2.0时,pH为7.2,则为了提高原料利用率, eq \f(n(NH4HCO3),n(Fe2++Ni2++Zn2+))最好控制在2.0左右。
(3)反应的平衡常数K= eq \f(c(H2CO3),c2(HCO eq \\al(-,3))·c(Fe2+))= eq \f(Ka2,Ka1×Ksp)≈4.17×106。
答案:(1)2.0 3MeSO4+6NH4HCO3===MeCO3·2Me(OH)2·H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑ (2)防止NH4HCO3受热分解 (3)4.17×106
8.解析:根据Ksp(MgSiO3)=2.4×10-5,则c(Mg2+)= eq \f(Ksp(MgSiO3),c(SiO eq \\al(2-,3)))= eq \f(2.4×10-5,8×10-3) ml·L-1=3×10-3 ml·L-1,把c(Mg2+)代入Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(PO eq \\al(3-,4))=2.7×10-24,c(PO eq \\al(3-,4))= eq \r(\f(Ksp[Mg3(PO4)2],c3(Mg2+)))= eq \r(\f(2.7×10-24,(3×10-3)3)) ml·L-1=1×10-8 ml·L-1。
答案:1×10-8
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