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2022高考化学一轮复习（步步高）第八章 第42讲 专项提能特训16 化工流程中的Ksp计算课件
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这是一份2022高考化学一轮复习（步步高）第八章 第42讲 专项提能特训16 化工流程中的Ksp计算课件，共26页。PPT课件主要包含了Fe2＋＋2H＋，0×10－3，CaO，易生成硫酸钙微溶物，75×10－6，TiOOH＋等内容，欢迎下载使用。
1.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：
若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 ml·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 ml·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式计算)。[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]
已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列问题：加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
2.高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
3.(2020·四川泸州市高三模拟)金属钒主要用于冶炼特种钢， 被誉为 “合金的维生素”。工业上常用富钒炉渣 (主要含FeO·V2O3, 还有少量P2O5等杂质) 制取钒的流程如图。 回答下列问题：25 ℃时，Ksp(NH4VO3)＝4×10－2，电离常数Kb(NH3·H2O) ＝1.8×10－5。“沉钒” 后 的浓度为 ，则滤液的pH为______。除OH－与外，滤液中还可能存在的阴离子是____________________________。
开始/ml·L－1 1.8 0 0变化/ml·L－1 x x x平衡/ml·L－1 1.8－x x x
4.为回收利用废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示： 已知：①常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
②常温下，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11。请回答下列问题：(1)“操作B”的过程是，先在40～50 ℃加入H2O2，其作用是_____________________________________(用离子方程式表示)；再调pH至3.7～7.7，操作B可除去溶液中的_____(填元素名称)元素。
＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
解析 “操作B”的过程是，先在40～50 ℃加入H2O2，其作用是使溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；根据表格分析，调pH至3.7～7.7, 沉淀有Fe(OH)3和Fe(OH)2，操作B可除去溶液中的铁元素。
(2)操作C可除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－浓度为3.0×10－3ml·L－1，
5.七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：煅粉主要含MgO和_____，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6ml·L－1，则溶液pH大于_____[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是________________________________________________________。
在过滤时被除去，导致碳酸钙产率降低
已知：i. PbCl2难溶于冷水，易溶于热水ii. PbCl2(s)＋2Cl－ (aq)iii.Ksp(PbSO4) ＝1.08 ×10－8 ，Ksp(PbCl2) ＝1.6×10－5
6.(2020·四川省内江市模拟)硫酸铅( PbSO4) 广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为 PbS, 含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2 ) 制备PbSO4的工艺流程如图：
(1)20 ℃时 ，PbCl2 (s) 在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g·L－1)如图所示。下列叙述正确的是_______(填字母)。A.盐酸浓度越小，Ksp(PbCl2)越小B.x、y 两点对应的溶液中c( Pb2＋ )不相等C 当盐酸浓度为1 ml·L－1 时，溶液中c( Pb2＋) 一定最小D.当盐酸浓度小于1 ml·L－1时 ，随 HCl 浓 度增大，PbCl2 溶解量减少是因为 Cl－浓度增大使 PbCl2溶解平衡逆向 移动
解析 PbCl2是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl2(s) Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，由图像可知在盐酸的浓度为1 ml·L－1时溶解量最小；结合题目所给信息可知，盐酸的浓度小于1 ml·L－1时，主要是电离出的氯离子抑制氯化铅的溶解，大于1 ml·L－1时，可发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq) 促进溶解。Ksp(PbCl2)只受温度的影响，温度不变，则Ksp(PbCl2)不变，故A错误；根据分析可知x、y两点对应的溶液中的溶质不同，所以c(Pb2＋)不相等，故B正确；
根据分析可知当盐酸浓度大于1 ml·L－1时，主要发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq) 所以此时c(Pb2＋)不一定最小，故C错误；根据分析可知盐酸浓度小于1 ml·L－1时，主要存在平衡PbCl2(s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，氯离子的增多使平衡逆向移动，故D正确。
(2)调 pH 的目的是_________________________，PbCl2 “转化”后得到 PbSO4, 当c(Cl－)＝ 0.1 ml·L－1时 ，c( ) ＝___________ml·L－1。
使 Fe3＋ 沉淀而除去
7.某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO3)的工艺流程如下：
回答下列问题：(1)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3反应)，能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K＝____(填写计算结果)；若不考虑 的水解，要使2.33 g BaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0 ml·L－1Na2CO3溶液____mL。[已知：Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，Ksp(BaCO3)＝5.0×10－9]
(2)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)＋、TiOC2O4、 三种形式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再进行“沉淀”，其反应的离子方程式为______________________________________________；图中曲线c对应钛的形式为__________(填粒子符号)。
＋4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓
1.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：
若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 ml·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 ml·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式计算)。[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]
已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列问题：加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
2.高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：
3.(2020·四川泸州市高三模拟)金属钒主要用于冶炼特种钢， 被誉为 “合金的维生素”。工业上常用富钒炉渣 (主要含FeO·V2O3, 还有少量P2O5等杂质) 制取钒的流程如图。 回答下列问题：25 ℃时，Ksp(NH4VO3)＝4×10－2，电离常数Kb(NH3·H2O) ＝1.8×10－5。“沉钒” 后 的浓度为 ，则滤液的pH为______。除OH－与外，滤液中还可能存在的阴离子是____________________________。
开始/ml·L－1 1.8 0 0变化/ml·L－1 x x x平衡/ml·L－1 1.8－x x x
4.为回收利用废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示： 已知：①常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
②常温下，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11。请回答下列问题：(1)“操作B”的过程是，先在40～50 ℃加入H2O2，其作用是_____________________________________(用离子方程式表示)；再调pH至3.7～7.7，操作B可除去溶液中的_____(填元素名称)元素。
＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
解析 “操作B”的过程是，先在40～50 ℃加入H2O2，其作用是使溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；根据表格分析，调pH至3.7～7.7, 沉淀有Fe(OH)3和Fe(OH)2，操作B可除去溶液中的铁元素。
(2)操作C可除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－浓度为3.0×10－3ml·L－1，
5.七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：煅粉主要含MgO和_____，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6ml·L－1，则溶液pH大于_____[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是________________________________________________________。
在过滤时被除去，导致碳酸钙产率降低
已知：i. PbCl2难溶于冷水，易溶于热水ii. PbCl2(s)＋2Cl－ (aq)iii.Ksp(PbSO4) ＝1.08 ×10－8 ，Ksp(PbCl2) ＝1.6×10－5
6.(2020·四川省内江市模拟)硫酸铅( PbSO4) 广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为 PbS, 含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2 ) 制备PbSO4的工艺流程如图：
(1)20 ℃时 ，PbCl2 (s) 在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g·L－1)如图所示。下列叙述正确的是_______(填字母)。A.盐酸浓度越小，Ksp(PbCl2)越小B.x、y 两点对应的溶液中c( Pb2＋ )不相等C 当盐酸浓度为1 ml·L－1 时，溶液中c( Pb2＋) 一定最小D.当盐酸浓度小于1 ml·L－1时 ，随 HCl 浓 度增大，PbCl2 溶解量减少是因为 Cl－浓度增大使 PbCl2溶解平衡逆向 移动
解析 PbCl2是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl2(s) Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，由图像可知在盐酸的浓度为1 ml·L－1时溶解量最小；结合题目所给信息可知，盐酸的浓度小于1 ml·L－1时，主要是电离出的氯离子抑制氯化铅的溶解，大于1 ml·L－1时，可发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq) 促进溶解。Ksp(PbCl2)只受温度的影响，温度不变，则Ksp(PbCl2)不变，故A错误；根据分析可知x、y两点对应的溶液中的溶质不同，所以c(Pb2＋)不相等，故B正确；
根据分析可知当盐酸浓度大于1 ml·L－1时，主要发生反应：PbCl2(s)＋2Cl－(aq) 所以此时c(Pb2＋)不一定最小，故C错误；根据分析可知盐酸浓度小于1 ml·L－1时，主要存在平衡PbCl2(s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，氯离子的增多使平衡逆向移动，故D正确。
(2)调 pH 的目的是_________________________，PbCl2 “转化”后得到 PbSO4, 当c(Cl－)＝ 0.1 ml·L－1时 ，c( ) ＝___________ml·L－1。
使 Fe3＋ 沉淀而除去
7.某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO3)的工艺流程如下：
回答下列问题：(1)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3反应)，能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K＝____(填写计算结果)；若不考虑 的水解，要使2.33 g BaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0 ml·L－1Na2CO3溶液____mL。[已知：Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，Ksp(BaCO3)＝5.0×10－9]
(2)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)＋、TiOC2O4、 三种形式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再进行“沉淀”，其反应的离子方程式为______________________________________________；图中曲线c对应钛的形式为__________(填粒子符号)。
＋4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓
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