資源簡介

(共22張PPT)
第一篇
微專題熱練
微專題5　電離平衡　鹽類水解　沉淀溶解平衡
微專題熱練18　沉淀計算及綜合應用
1.6×10－8
2. (2023·揚州模擬)調節溶液pH，可使Cr3＋轉化為Cr(OH)3沉淀而被除去。當pH>9時，鉻的去除率卻降低，其原因是______________________________________ _____________________________________。
Cr(OH)3為兩性氫氧化物，當堿性增強后生成的Cr(OH)3沉淀又溶解
3. (2024·江寧區)鈰可用作優良的環保材料。現以氟碳鈰礦(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等雜質)為原料制備碳酸鈰的工藝流程如圖：
“濾液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水調pH的范圍是___________________ (已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，離子濃度小于1× 10－5 mol/L認為沉淀完全)。
3.3≤pH＜7
4. (2023·無錫期終調研)實驗室以廢舊鋰電池正極材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)為原料制備Co3O4。
已知：Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15，Ksp(CoC2O4)＝6.3×10－8，Ksp(CoCO3)＝1.4×10－14。NH3·H2O的電離常數為Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的電離常數分別為Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
48
5. (2024·南通)某工藝流程得到鈷鎳渣，將此鈷鎳渣進行酸溶后，進行如下流程：
99%
6. (2024·無錫)已知：25 ℃時，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5× 10－10；酸性較弱時，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配離子(M代表金屬元素)；某工藝流程的氟化過程中溶液pH與鈣鎂去除率關系如圖所示。
當2.5＜pH＜4.0時，溶液pH過高或過低，Ca2＋、Mg2＋去除率都會下降，其原因是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。
當pH過低酸性較強，F－轉化為弱酸HF，溶液中F－濃度減小，Ca2＋、Mg2＋去除率減小；pH過高，MgF2、CaF2沉淀轉化為[MFn]2－n配離子，沉淀重新溶解，Ca2＋、Mg2＋的去除率降低　
7. (2023·鎮江階段考試)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形態分布如圖所示。
已知：25 ℃時，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去廢水中Cr(Ⅲ)，使其濃度小于6.4×10－7 mol/L，“調pH”的范圍為____________。
6～12
8. (2022·無錫)合理利用廢舊鉛酸蓄電池中的鉛膏可以緩解鉛資源短缺，同時減少污染。一種從廢舊電池的鉛膏中回收鉛的工藝生產流程如下圖所示(部分產物已略去)。
已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。　
過程②中PbSO4轉化為PbCO3的平衡常數K的值為____________(保留2位小數)。
3.47×105
9. (2024·南通)含鉻電鍍廢水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”藥劑還原沉淀法”進行處理。
離子 Cr(Ⅵ) Cr3＋ Cu2＋ Fe2＋ Zn2＋
含量/(mg/L) 28.38 12.92 0.34 0.069 0.014
Ⅰ. “Pb2＋沉淀法”工藝流程如圖。
金屬離子沉淀完全時(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀開始溶解時的pH如下。
金屬離子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全時pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀開始溶解時pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”過程中應調節pH范圍是_______～10.5。
8.2
Ⅱ. “藥劑還原沉淀法”工藝流程如圖。
(3)“沉淀”過程中，當溶液pH為8.6時，c(Cr3＋)＝____________mol/L。
1.0×10－14
10. (2024·泰州)由菱錳礦(主要成分為MnCO3，還含有少量Si、Fe、Ni等元素)制備一種新型鋰電池正極材料LiMn2O4的工藝流程如下：
已知：①Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16，Ksp[Mn(OH)2]＝4×10－14，Ksp(MnS)＝2.5×10－10，Ksp(NiS)＝3.2×10－19。
②當溶液中離子濃度小于10－5 mol/L 時，可視為沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基態錳原子的電子排布式為___________________________________。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，實際生產中不用H2O2替代MnO2的原因是___________________________________________。
(3)“溶礦”反應完成后，先向反應后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS進一步除去Ni2＋。加石灰乳調節溶液pH時，不直接將Ni2＋沉淀完全為Ni(OH)2的原因是__________________________________________________________________ ____________________。
(4)若“分離”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除盡，則需控制c(S2－)的范圍為___________________________________；生產中也可用__________ (填化學式)代替BaS除去Ni2＋，同時增加LiMn2O4產量。
(5)“電解”廢液中可循環利用的物質是_________ (填化學式)
(6)“煅燒”時，生成LiMn2O4的化學方程式為_____________________________ ___________________。
1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2
Fe3＋或Mn2＋能催化分解H2O2，利用率低
Ni2＋完全沉淀為Ni(OH)2時，溶液中Mn2＋部分已經形成Mn(OH)2沉淀，產物的產率降低。
3.2×10－14 mol/L～2.5×10－9 mol/L
MnS
H2SO4
＋2CO2↑＋O2↑
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1. (2024·無錫)已知：25 ℃時，Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13，Ksp(CoS)＝4.0×10－21，Ksp(MnS)＝2.5×10－13。“除鈷”過程中加入過量的難溶電解質MnS，完全反應后，所得清液中有＝ 1.6×10－8　。
【解析】 “除鈷”過程中加入過量的難溶電解質MnS，發生沉淀轉化：MnS(s)＋Co2＋(aq)CoS(s)＋Mn2＋(aq)，則＝＝＝1.6×10－8。
2. (2023·揚州模擬)調節溶液pH，可使Cr3＋轉化為Cr(OH)3沉淀而被除去。當pH>9時，鉻的去除率卻降低，其原因是 Cr(OH)3為兩性氫氧化物，當堿性增強后生成的Cr(OH)3沉淀又溶解　。
3. (2024·江寧區)鈰可用作優良的環保材料。現以氟碳鈰礦(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等雜質)為原料制備碳酸鈰的工藝流程如圖：
“濾液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水調pH的范圍是 3.3≤pH＜7　(已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，離子濃度小于1×10－5 mol/L認為沉淀完全)。
【解析】 “濾液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L ，Ce3＋開始沉淀時，由Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22，c(OH－)＝ mol/L＝10－7 mol/L，c(H＋)＝10－7 mol/L，故pH＝7；由Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38，Fe3＋沉淀完全時溶液中c(OH－)＝ mol/L＝2×10－11 mol/L，c(H＋)＝ mol/L＝×10－3 mol/L，pH＝－lg＝3.3，即用氨水調pH的范圍是3.3≤pH＜7。
4. (2023·無錫期終調研)實驗室以廢舊鋰電池正極材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)為原料制備Co3O4。
已知：Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15，Ksp(CoC2O4)＝6.3×10－8，Ksp(CoCO3)＝1.4×10－14。NH3·H2O的電離常數為Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的電離常數分別為Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
若用H2C2O4溶液作沉淀劑，則反應Co2＋＋H2C2O4CoC2O4＋2H＋的化學平衡常數K的數值為 48　。
【解析】 化學平衡常數K＝＝××＝＝＝48。
5. (2024·南通)某工藝流程得到鈷鎳渣，將此鈷鎳渣進行酸溶后，進行如下流程：
“鈷鎳分離”后溶液中c(Ni2＋)＝1.0 mol/L，若“濾液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，則沉鎳率＝ 99% (寫出計算過程)[已知：Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7，沉鎳率＝×100%]。
【解析】 “濾液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，根據Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7可知，c(Ni2＋)＝＝＝0.01 mol/L，沉鎳率＝×100%＝×100%＝99%。
6. (2024·無錫)已知：25 ℃時，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；酸性較弱時，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配離子(M代表金屬元素)；某工藝流程的氟化過程中溶液pH與鈣鎂去除率關系如圖所示。
當2.5＜pH＜4.0時，溶液pH過高或過低，Ca2＋、Mg2＋去除率都會下降，其原因是 當pH過低酸性較強，F－轉化為弱酸HF，溶液中F－濃度減小，Ca2＋、Mg2＋去除率減小；pH過高，MgF2、CaF2沉淀轉化為[MFn]2－n配離子，沉淀重新溶解，Ca2＋、Mg2＋的去除率降低　。
7. (2023·鎮江階段考試)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形態分布如圖所示。
已知：25 ℃時，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去廢水中Cr(Ⅲ)，使其濃度小于6.4×10－7 mol/L，“調pH”的范圍為 6～12　。
【解析】 由Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝6.4×10－31知，c(Cr3＋)<6.4×10－7 mol/L時，c(OH－)>1×10－8 mol/L，即pH>14－pOH＝6，當pH＝12時，Cr(OH)3開始轉化為Cr(OH)，故使Cr(Ⅲ)濃度小于6.4×10－7 mol/L，“調pH”的范圍為6～12。
8. (2022·無錫)合理利用廢舊鉛酸蓄電池中的鉛膏可以緩解鉛資源短缺，同時減少污染。一種從廢舊電池的鉛膏中回收鉛的工藝生產流程如下圖所示(部分產物已略去)。
已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。　
過程②中PbSO4轉化為PbCO3的平衡常數K的值為 3.47×105　(保留2位小數)。
【解析】 在水溶液中存在沉淀轉化平衡：PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO(aq)，該反應的平衡常數K＝＝＝≈3.47×105。
9. (2024·南通)含鉻電鍍廢水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”藥劑還原沉淀法”進行處理。
離子 Cr(Ⅵ) Cr3＋ Cu2＋ Fe2＋ Zn2＋
含量/(mg/L) 28.38 12.92 0.34 0.069 0.014
Ⅰ. “Pb2＋沉淀法”工藝流程如圖。
金屬離子沉淀完全時(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀開始溶解時的pH如下。
金屬離子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全時pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀開始溶解時pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”過程中應調節pH范圍是 8.2　～10.5。
(2)已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8；Ksp(PbCrO4)＝2.8×10－13；Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋。“沉鉻”過程中：
①生成鉻黃的離子方程式為 PbSO4＋CrO===PbCrO4＋SO　。
②從平衡角度分析pH對沉鉻率的影響： 增大pH，Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋平衡正向移動，CrO濃度增大，沉鉻率增大　。
Ⅱ. “藥劑還原沉淀法”工藝流程如圖。
(3)“沉淀”過程中，當溶液pH為8.6時，c(Cr3＋)＝ 1.0×10－14　mol/L。
【解析】 Ⅰ.“Pb2＋沉淀法”工藝，加入碳酸鈉生成碳酸鉛沉淀，用過氧化氫將Cr3＋、Fe2＋氧化為CrO、Fe3＋，加入氫氧化鈉生成氫氧化物沉淀除去Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋，再加入硫酸鉛發生沉淀轉化生成鉻酸鉛沉淀，除去鉻元素。(1)根據表中數據，為保證重金屬離子完全沉淀，“沉降”過程中應調節pH范圍是8.2～10.5。(2)①“沉鉻”過程中，硫酸鉛沉淀轉化為鉻酸鉛沉淀，反應的離子方程式為PbSO4＋CrO===PbCrO4＋SO。②增大pH，c(H＋)減小，促使Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋平衡正向移動，CrO濃度增大，使得PbSO4＋CrOPbCrO4＋SO平衡正向移動，沉鉻率增大。Ⅱ.“藥劑還原沉淀法”工藝，用硫酸調節含鉻廢水的pH為2～3，加入亞硫酸鈉將Cr(Ⅵ)還原為Cr3＋，再加氫氧化鈉生成氫氧化物沉淀除去重金屬離子。(3)金屬離子沉淀完全時c＝1.0×10－5 mol/L ，Cr3＋完全沉淀pH＝5.6，此時c(OH－)＝10－8.4 mol/L，Ksp[Cr(OH)3]＝1.0×10－5×(10－8.4)3＝10－30.2，“沉淀”過程中，當溶液pH為8.6時，c(OH－)＝10－(14－8.6) mol/L＝10－5.4 mol/L，c(Cr3＋)＝＝ mol/L＝1.0×10－14 mol/L。
10. (2024·泰州)由菱錳礦(主要成分為MnCO3，還含有少量Si、Fe、Ni等元素)制備一種新型鋰電池正極材料LiMn2O4的工藝流程如下：
已知：①Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16，Ksp[Mn(OH)2]＝4×10－14，Ksp(MnS)＝2.5×10－10，Ksp(NiS)＝3.2×10－19。
②當溶液中離子濃度小于10－5 mol/L 時，可視為沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基態錳原子的電子排布式為 1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2　。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，實際生產中不用H2O2替代MnO2的原因是 Fe3＋或Mn2＋能催化分解H2O2，利用率低　。
(3)“溶礦”反應完成后，先向反應后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS進一步除去Ni2＋。加石灰乳調節溶液pH時，不直接將Ni2＋沉淀完全為Ni(OH)2的原因是 Ni2＋完全沉淀為Ni(OH)2時，溶液中Mn2＋部分已經形成Mn(OH)2沉淀，產物的產率降低。　。
(4)若“分離”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除盡，則需控制c(S2－)的范圍為 3.2×10－14 mol/L～2.5×10－9 mol/L　；生產中也可用 MnS　(填化學式)代替BaS除去Ni2＋，同時增加LiMn2O4產量。
(5)“電解”廢液中可循環利用的物質是 H2SO4 (填化學式)
(6)“煅燒”時，生成LiMn2O4的化學方程式為 2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑　。
【解析】 菱錳礦中加入硫酸，其中的碳酸錳、少量的Fe、Ni元素均會溶于硫酸變成相應的離子，加入二氧化錳將亞鐵離子氧化成鐵離子，調節pH得到氫氧化鐵沉淀，再加入硫化鋇將鎳離子轉化為沉淀，分離沉淀得到的電解液中主要是錳離子，通過電解得到二氧化錳，再與碳酸鋰共同煅燒形成最終產物。(2)由于過氧化氫不穩定，Fe3＋或者Mn2＋可以催化其分解，導致過氧化氫的利用率降低。(3)因Ksp[Ni(OH)2]和Ksp[Mn(OH)2]相差不大，若直接將Ni2＋沉淀完全為Ni(OH)2，則溶液中Mn2＋部分已經形成Mn(OH)2沉淀，產物的產率降低。(4)要使Ni2＋完全除盡，溶液中c(Ni2＋)＝1×10－5 mol/L，則c(S2－)≥＝3.2×10－14mol/L，由溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，則c(S2－)<＝2.5×10－9 mol/L，所以3.2×10－14 mol/L≤c(S2－)＜2.5×10－9 mol/L；由于Ksp(MnS)＞Ksp(NiS)，MnS可以向NiS轉化，同時還可以增加Mn2＋濃度，進而增加LiMn2O4的產量。(5)電解過程中，陽極生成的H＋和SO形成硫酸，所以電解廢液中可循環利用的物質是H2SO4。微專題熱練18　沉淀計算及綜合應用
1. (2024·無錫)已知：25 ℃時，Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13，Ksp(CoS)＝4.0×10－21，Ksp(MnS)＝2.5×10－13。“除鈷”過程中加入過量的難溶電解質MnS，完全反應后，所得清液中有＝ 　。
2. (2023·揚州模擬)調節溶液pH，可使Cr3＋轉化為Cr(OH)3沉淀而被除去。當pH>9時，鉻的去除率卻降低，其原因是 　。
3. (2024·江寧區)鈰可用作優良的環保材料。現以氟碳鈰礦(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等雜質)為原料制備碳酸鈰的工藝流程如圖：
“濾液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水調pH的范圍是
　(已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，離子濃度小于1×10－5 mol/L認為沉淀完全)。
4. (2023·無錫期終調研)實驗室以廢舊鋰電池正極材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)為原料制備Co3O4。
已知：Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15，Ksp(CoC2O4)＝6.3×10－8，Ksp(CoCO3)＝1.4×10－14。NH3·H2O的電離常數為Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的電離常數分別為Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
若用H2C2O4溶液作沉淀劑，則反應Co2＋＋H2C2O4CoC2O4＋2H＋的化學平衡常數K的數值為 　。
5. (2024·南通)某工藝流程得到鈷鎳渣，將此鈷鎳渣進行酸溶后，進行如下流程：
“鈷鎳分離”后溶液中c(Ni2＋)＝1.0 mol/L，若“濾液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，則沉鎳率＝ (寫出計算過程)[已知：Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7，沉鎳率＝×100%]。
6. (2024·無錫)已知：25 ℃時，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；酸性較弱時，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配離子(M代表金屬元素)；某工藝流程的氟化過程中溶液pH與鈣鎂去除率關系如圖所示。
當2.5＜pH＜4.0時，溶液pH過高或過低，Ca2＋、Mg2＋去除率都會下降，其原因是 　。
7. (2023·鎮江階段考試)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形態分布如圖所示。
已知：25 ℃時，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去廢水中Cr(Ⅲ)，使其濃度小于6.4×10－7 mol/L，“調pH”的范圍為 　。
8. (2022·無錫)合理利用廢舊鉛酸蓄電池中的鉛膏可以緩解鉛資源短缺，同時減少污染。一種從廢舊電池的鉛膏中回收鉛的工藝生產流程如下圖所示(部分產物已略去)。
已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。　
過程②中PbSO4轉化為PbCO3的平衡常數K的值為 (保留2位小數)。
9. (2024·南通)含鉻電鍍廢水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”藥劑還原沉淀法”進行處理。
離子 Cr(Ⅵ) Cr3＋ Cu2＋ Fe2＋ Zn2＋
含量/(mg/L) 28.38 12.92 0.34 0.069 0.014
Ⅰ. “Pb2＋沉淀法”工藝流程如圖。
金屬離子沉淀完全時(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀開始溶解時的pH如下。
金屬離子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全時pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀開始溶解時pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”過程中應調節pH范圍是 　～10.5。
(2)已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8；Ksp(PbCrO4)＝2.8×10－13；Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋。“沉鉻”過程中：
①生成鉻黃的離子方程式為 　。
②從平衡角度分析pH對沉鉻率的影響：
　。
Ⅱ. “藥劑還原沉淀法”工藝流程如圖。
(3)“沉淀”過程中，當溶液pH為8.6時，c(Cr3＋)＝
　mol/L。
10. (2024·泰州)由菱錳礦(主要成分為MnCO3，還含有少量Si、Fe、Ni等元素)制備一種新型鋰電池正極材料LiMn2O4的工藝流程如下：
已知：①Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16，Ksp[Mn(OH)2]＝4×10－14，Ksp(MnS)＝2.5×10－10，Ksp(NiS)＝3.2×10－19。
②當溶液中離子濃度小于10－5 mol/L 時，可視為沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基態錳原子的電子排布式為 　。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，實際生產中不用H2O2替代MnO2的原因是 　。
(3)“溶礦”反應完成后，先向反應后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS進一步除去Ni2＋。加石灰乳調節溶液pH時，不直接將Ni2＋沉淀完全為Ni(OH)2的原因是 　。
(4)若“分離”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除盡，則需控制c(S2－)的范圍為 　；生產中也可用 　(填化學式)代替BaS除去Ni2＋，同時增加LiMn2O4產量。
(5)“電解”廢液中可循環利用的物質是 (填化學式)
(6)“煅燒”時，生成LiMn2O4的化學方程式為 　。

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