2021年高考化學(xué)總復(fù)習(xí):化工流程中溶度積常數(shù)計算_第1頁
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2021年高考化學(xué)總復(fù)習(xí):化工流程中溶度積常數(shù)計算瞄準(zhǔn)高考1.(2019江蘇)實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaS042H20,還含少量SiO2、A12O3,Fe2O3)為原料制取輕質(zhì)CaC03和(NH4)2s04晶體,其實驗流程如下:(NHQ咒5溶液X_廢渣粉末一?浸取一-過渡一?濾渣 A輕質(zhì)CaCfh濾液 4(陽切例)4晶體(1)室溫下,反應(yīng)CaS04(s)+CO2-(aq), 'CaCO3(s)+SO2-(aq)達(dá)至U平衡,則溶液中c(S02-);tCOt)= %(304)=4.10-5,KspCaCOJVx10-%。3(2)將氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其離子方程式為 ;浸取廢渣時,向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是 。(3)廢渣浸取在如圖所示的裝置中進(jìn)行??刂品磻?yīng)溫度在60~70℃,攪拌,反應(yīng)3小時。溫度過高將會導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降,其原因是 ;保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有。(4)濾渣水洗后,經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaC12溶液。設(shè)計以水洗后的濾渣為原料,制取CaC12溶液的實驗方案:[已知pH=5時Fe(0H)3和A1(0H)3沉淀完全;pH=8.5時A1(0H)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2]。2.(2017課標(biāo)I)(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:第1頁共13頁

(3)TiO2-xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實驗結(jié)果如下表所示:溫度/℃3035404550TiO2-xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388回答下列問題:(1)回答下列問題:(1)“酸浸,,實驗中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的凈出率為70%時,所采用的實驗分析40℃時TiO2-xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀(列式計算)。完全即溶液中c(Fe3+)=1x10-5mol/L,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3x10-22、1.0x10-24。(6)寫出“高溫煅燒②"中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式二.應(yīng)試對策此類試題關(guān)鍵要正確書寫溶度積常數(shù)表達(dá)式,同時還要注意離子濃度的計算。第2頁共13頁三、難點(diǎn)突破溶度積常數(shù)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力,高考試題中溶度積常數(shù)的考查常結(jié)合化工流程題,在化工流程題中考查溶度積常數(shù)是近年高考的熱點(diǎn),化工流程中常常需要控制條件進(jìn)行離子的分離或除雜,通過溶度積常數(shù)計算溶液中金屬離子的濃度、離子完全沉淀時的pH、判斷廢水排放是否符合標(biāo)準(zhǔn)、沉淀完全轉(zhuǎn)化時所需離子濃度。一.判斷溶液中沉淀的離子化工流程中,某些金屬離子沉淀或某些金屬離子除雜,需要控制一定的pH,通過溶度積常數(shù)可判斷溶液中沉淀的離子。典例1(2018屆福建省漳州市高三考前模擬考試試卷二)銃及其化合物具有許多優(yōu)良的性能,在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸含銃、鈦、鐵、鎰等離矛中提取氧化銃(Sc2O3)的一種流程如下:回答下列問題:(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成?;旌系膶嶒灢僮魇?。(2)先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3,過濾,濾渣主要成分是 ;再向濾液加入氨水調(diào)節(jié)pH=6,濾液中Sc3+的濃度為。(已知:K5P[Mn(OH)2]=1.9x10-13、K5P[Fe(OH)3]=2.6x10-39,K5P[Sc(OH)3]=9.0x10-31):&0丁)(3)用草酸“沉銃”。25℃時pH=2的草酸溶液中dH£QO=(保留兩位有效數(shù)字)。寫出“沉銃”得到草酸銃的離子方程式。[已知Ka1(H2C2O4)=5.9x10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4x10-5](4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為。(5)廢酸中含銃量為15mg.L-1,VL廢酸最多可提取Sc2O3的質(zhì)量為。二.沉淀完全轉(zhuǎn)化時所需離子濃度化工流程中原料的溶解或沉淀的轉(zhuǎn)化往往要加入某種試劑,通過溶度積常數(shù)可計算出所加試劑的濃度。典例2(2019屆江西省上高縣第二中學(xué)高三上學(xué)期第一次月考)1、海水曬鹽后所得的苦鹵中含有較高濃度的MgCl2、KCl以及金屬澳化物。以下是苦鹵化學(xué)分離的過程。第3頁共13頁回答下列問題:(1)若試劑A是一種有色氣體單質(zhì),則A是 (填化學(xué)式);“操作II”是 ,“操作III”是 。(填字母)a.蒸發(fā)b.蒸餾 c.分液d.重結(jié)晶(3)試劑B可能是下列物質(zhì)中的。(填字母)a.飽和NaCl溶液b.CC14 c.NaOHd.乙醇II、一種工業(yè)制備SrC12-6H2O的生產(chǎn)流程如下圖所示:已知:①M(fèi)(SrC12-6H2O)=267g/mol;②K5P(SrSO4)=3.3x10-7、K5P(BaSO4)=1.1x10-10;③經(jīng)鹽酸浸取后,溶液中有S驍+和Cl-及少量Ba2+。(1)加入硫酸溶液的目的是;為了提高原料的利用率,濾液中Sr2+的濃度應(yīng)不高于mol/L(注:此時濾液中Ba2+濃度為1x10-5mol/L)。(2)產(chǎn)品純度檢測:稱取1.000g產(chǎn)品溶解于適量水中,向其中加入含AgNO31.100x10-2mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl-外,不含其他與Ag+反應(yīng)的離子),待Cl-完全沉淀后,用含F(xiàn)e3+的溶液作指示劑,用0.2000mol/L的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。①滴定反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是 。②若滴定過程用去上述濃度的NH4SCN溶液20.00mL,則產(chǎn)品中SrCl2-6H2O的質(zhì)量百分含量為(保留4位有效數(shù)字)。典例3(2019屆安徽省合肥市高三上學(xué)期調(diào)研性檢測)一種磁性材料的磨削廢料,主要成分是鐵鎳合金(含銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%),還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備氫氧化鎳,工藝流程如下:第4頁共13頁①HfQHNQNf?NajCaHzS廢渣 域渣atANHOHX①HfQHNQNf?NajCaHzS廢渣 域渣atANHOHX園摔:帙|f|不回答下列問題:(1)“酸溶”時,溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成,廢渣的主要成分是 ;金屬鎳溶解的離子方程式為。(2)“除鐵”時H2O2的作用是 ,加入碳酸鈉的目的是 。(3)“除銅”時,反應(yīng)的離子方程式為,若用Na2s代替H2S除銅,優(yōu)點(diǎn)是 。(4)已知除鈣鎂過程在陶瓷容器中進(jìn)行,NaF的實際用量不能過多的理由為。(5)已知常溫下Ksp[Ni(OH)2]=2.0x10-15,該流程在“沉鎮(zhèn)”過程中,需調(diào)節(jié)溶液pH約為時,Ni2+才剛好沉淀完全(離子沉淀完全的依度W1.0x10-5mol/L;lg2=0.30)。三.判斷判斷沉淀轉(zhuǎn)化的可能性沉淀之間的轉(zhuǎn)化是有條件的,通過溶度積常數(shù)可以判斷沉淀之間的轉(zhuǎn)化可能性。典例4(2018屆河南省安陽市高三第三次模擬考試)一種從含鋁鋰鉆廢料鋁箔、CoO和Co2O3(只溶于酸,不溶于堿)及LiCoO2]中回收氧化鉆的工藝流程如下:回答下列問題:(1)步驟1“堿溶”時,為提高鋁的去除率,除升高溫度和不斷攪拌外,還可采取的措施是―(列舉1點(diǎn)),“堿溶”時發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;步驟II“過濾、洗滌”過程中濾渣還會有少量的Al(OH)3,是因為(填離子方程式)。(2)步驟III“酸溶”時,Co2O3轉(zhuǎn)化為CoSO4的離子方程式為。(3)步驟V“除鋁和鋰”時,調(diào)節(jié)pH的適用范圍是 (已知該條件下,A13+開始沉淀時的pH為4.1,沉淀完全時的pH為4.7.Co2+開始沉淀時的pH為6.9。沉淀完全時的pH為9.4);步驟VI所得濾渣的成分為第5頁共13頁(4)煅燒CoC2O4時發(fā)生氧化還原反應(yīng),則CoC2O4分解的化學(xué)方程式是___;若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮,能否利用反應(yīng)CoCO3+C2O42-===CoC2O4+CO32-將CoCO3轉(zhuǎn)化為CoC2O4?―(填“能”或“不能”),說明理由:[已知Ksp(CoCO3)=1.4x10-i3,Ksp(CoC2O4)=6.3x10-8].(2019屆東北三省三校(哈爾濱師大附中、東北師大附中、遼寧省實驗中學(xué)高考化學(xué)一模)從海水中提取并制備碳酸鋰,可以提高海水的綜合利用價值,滿足工業(yè)上對碳酸鋰的需求。制備碳酸鋰的一種工藝流程如下:喇0豺*同為I。.水一瑞雨一「用期」胃尚T曷颼憤扁]-—窿港 2湖體已知:①海水中某些離子濃度如下:離子Li+Mg2+Ca2+Mn2+Cl-濃度(mol/L)0.1130.0490.0010.0100.501②碳酸鋰的溶解度:溫度(℃)01030507090溶解度(g/L)1.541.431.251.080.910.83③幾種難溶電解質(zhì)的溶度積(25℃):物質(zhì)Li2cO3MgCO3MnCO3CaCO3Mg(OH)2Ksp2.5x10-26.8x10-62.3x10-112.8x10-96x10-10請回答下列問題:(D精制除雜階段的濾渣為MgCO3、(寫化學(xué)式)第6頁共13頁(2)用HCl調(diào)pH為4?5的目的是 。G)二次除鎂過程中,若使Mg2+濃度為6x10-4mol/L,應(yīng)控制pH為.(4)沉鋰階段,實際測得不同純堿加入量條件下的碳酸鋰沉淀結(jié)果如下表:序號n(CO2-)(3)沉淀質(zhì)量(g)Li2cO3含量(%)鋰回收率(%)n(Li+)0.9:2.010.0992.3677.671.0:2.010.9790.1982.461.1:2.011.4589.3785.271.2:2.012.1484.8285.85綜合以上信息及考慮實際生產(chǎn)時的原料成本,應(yīng)按照(填序號)中CO32與Li+物質(zhì)的量之比加入純堿制備碳酸鋰。(5)沉鋰溫度需控制在90℃,主要原因是 。(6)碳化分解具體過程為:①向碳酸鋰與水的漿料中通入CO2氣體,充分反應(yīng)后,過濾;②加熱濾液使其分解。寫出②反應(yīng)中的化學(xué)方程式:。寫出在碳化分解中可循環(huán)利用物質(zhì)的電子式: O.(2019年湖南省株洲市高考化學(xué)一模)某工業(yè)廢催化劑含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物質(zhì),為落實“節(jié)約資源,變廢為寶”的環(huán)保理念,某課外興趣小組的同學(xué)取20g該物質(zhì)進(jìn)行實驗,回收其中的Cu和Zn,實驗方案如下:已知:ZnS可與稀硫酸反應(yīng);CuS不溶于稀硫酸,也不與其發(fā)生反應(yīng)。請回答下列問題:⑴可用圖裝置進(jìn)行第一次浸出,燒杯中盛放的是 溶液。第7頁共13頁(2)濾液I中的Fe2+最好用來檢驗。a.氯水 自雙氧水 c.KSCN溶液 d.K3[Fe(CN)6]溶液(3)物質(zhì)A是含有X元素的氧化物(XO),則X是 (填元素符號),由濾液H、W濾液獲TOC\o"1-5"\h\z得ZnSO4-7H2O的操作是 。(4)第二次浸出時的化學(xué)方程式為 。(5)加A調(diào)節(jié)溶液的pH約為時,可以完全除去其中的雜質(zhì)離子。(當(dāng)溶液中離子濃度小于等于10-5mol/L時視為沉淀完全;實驗條件下部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)為:Ksp[Fe(OH)3]=10-38,Ksp[Fe(OH)2]=10-17,Ksp[Zn(OH)2]=10-17,Ksp[Cu(OH)2]=10-20)(6)實驗最后獲得了5.74gZnSO4-7H2O晶體(假設(shè)實驗中沒有損耗),但不能由此確定原催化劑中鋅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),原因是 。.(安徽省安慶市2019屆高三第二次模擬考試)鎰酸鋰離子蓄電池是第二代鋰離子動力電池。一種以軟鎰礦漿(主要成分為MnO2,含少量Fe2O3、FeO、A12O3,SiO2等雜質(zhì))為原料制備鎰酸鋰的流程如下圖所示。(1)溶浸生產(chǎn)中為提高SO2回收率可采取的措施有(填序號)a.不斷攪拌,使SO2和軟鎰礦漿充分接觸b.增大通入SO2的流速c.減少軟鎰礦漿的進(jìn)入量d.減小通入SO2的流速(2)已知:室溫下,Ksp[A1(OH)3]=1x10-33,Ksp[Fe(OH)3]=lx10-39,pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀。氧化除雜時(室溫)除去MnSO4液中的Fe3+、Al3+(使其濃度小于1xl0-6mol/L),需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為。(3)由硫酸鎰與K2s2O8溶液常溫下混合一周,慢慢得到球形二氧化鎰(MnO2)。請寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方第8頁共13頁

程式 (4)將MnO2和Li2cO3按4:1的物質(zhì)的量比配料,混合攪拌,然后升溫至600℃750℃,制取產(chǎn)品LiMn2O4。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)鎰酸鋰可充電電池的總反應(yīng)為:Li1-xMn2O4+LixC『藍(lán)='LiMn2O4+C(0<x<1)①充電時,電池的陽極反應(yīng)式為 ,若此時轉(zhuǎn)移Imole-,則石墨電極將增重 g。②廢舊鎰酸鋰電池可能殘留有單質(zhì)鋰,拆解不當(dāng)易爆炸、著火,為了安全,對拆解環(huán)境的要求是.(天津市河?xùn)|區(qū)2019屆高三高考一??荚?球形納米銀粉是一種重要的無機(jī)功能材料,被廣泛應(yīng)用于裝飾材料、電接觸材料、感光材料、催化劑、醫(yī)藥和抗菌材料等眾多領(lǐng)域。從含Ag+的廢定影液中回收并制備球形納米銀粉工藝流程圖如下:Na/溶液 酸化Fc粉 印叫 N5H4-H2O懿一匹一窸一早一粗銀一篙畫一點(diǎn)一贏新v ¥ u避液 112s 氣體請回答下列問題:⑴硝酸中所含元素的原子半徑由小到大的順序:;Na在周期表中的位置:N2H4的電子式:Ga+)(2)為使(2)為使Na2S溶液中cG2)的值減小,可加入的物質(zhì)是A.鹽酸 B.適量KOH C.適量NaOH D.適量CH3COONa⑶寫出置換過程的離子反應(yīng)方程式.(4)若氧化精制過程產(chǎn)生等體積的NO2和NO混合氣體,寫出HNO3與Ag反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式(5)下圖分別是HNO3濃度、浸取時間對銀回收的影響,則最佳的濃度和時間分別是 %;―min。第9頁共13頁連要正亙土或可笠回女亙Ei為二:強(qiáng)主射向ELU1連要正亙土或可笠回女亙Ei為二:強(qiáng)主射向ELU1正質(zhì)無取片向黨賞回攻皇昌罵工1.EI.-0^010203040506070(6)加入N2H4.H2O還原前要將AgNO3溶液的pH調(diào)節(jié)至5?6,得到Ag的產(chǎn)率最高,pH>6時,銀的產(chǎn)率降低的原因為。(7)常溫下,取上述AgNO3溶液滴加到物質(zhì)的量濃度均為0.2mol/LNaNO2和CaCl2的混合溶液中(忽略溶液體積變化),當(dāng)AgNO2開始沉淀時,溶液中c(Cl-)= mol/L[E知:常溫下,K(AgNO2)=2x10-8,2 Sp 2Ksp(AgCl)=1.8x10-i。]5.(遼寧省沈陽市東北育才學(xué)校2019屆高三下學(xué)期第八次模擬)H2s在金屬離子的鑒定分析、煤化工等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。請回答:.工業(yè)上一種制備H2s的方法是在催化劑、高溫條件下,用天然氣與SO2反應(yīng),同時生成兩種能參與大氣循環(huán)的氧化物。(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。.H2s可用于檢測和沉淀金屬陽離子。(2)H2s的第一步電離方程式為。(3)已知:25℃時,Ksp(SnS)=1.0x10-25,Ksp(CdS)=8.0x10-27。該溫度下,向濃度均為0.1mol-L-1的CdCl2和SnCl2的混合溶液中通入H2S,當(dāng)Sn2+開始沉淀時,溶液中c(Cd2+)=(溶液體積變化忽略不計)。m.H2s是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體。反應(yīng)原理為i.COS(g)+H2(g) LH2S(g)+CO(g)AH=+7kJ-mol-1;ii.CO(g)+H2O(g)--LCO2(g)+H2(g)AH=-42kJ-mol-1o(4)已知:斷裂1mol分子中的化學(xué)鍵所需吸收的能量如表所示。分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)H2O(g)CO2(g)能量/(kJ-mol-1)1319442x6789301606表中x= 第10頁共13頁

(5)向10L容積不變的密閉容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g),進(jìn)行上述兩個反應(yīng)。其他條件不變時,體系內(nèi)CO的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。CO的平衡體積分?jǐn)?shù)覘CO的平衡體積分?jǐn)?shù)覘①隨著溫度升高,CO的平衡體積分?jǐn)?shù)(填“增大”或“減小”)。原因為②TJC時,測得平衡時體系中COS的物質(zhì)的量為0.80mol。則該溫度下,COS的平衡轉(zhuǎn)化率為反應(yīng)i的平衡常數(shù)為(保留兩位有效數(shù)字)。6.(安徽省六安市第一中學(xué)、合肥八中、阜陽一中三校2019屆高三最后一卷)(1)常溫下,配制濃度為0.1mol/L的FeSO4溶液,研究不同pH對Fe2+氧化的影響,結(jié)果如下圖所示,(假設(shè)反應(yīng)過程中溶液體積不變);增大溶液pH,Fe2+被氧化速率在pH=5.5的環(huán)境下,該反應(yīng)在0?15min;增大溶液pH,Fe2+被氧化速率.(填增大”、“減小”或“無影響”(2)在pH=13的環(huán)境下,F(xiàn)e2+的氧化變質(zhì)可以理解為:第一步:Fe2++2OH—=Fe(OH)2,第二步4.0X1022(^傭化學(xué)方程式回答)當(dāng)氧化達(dá)到平衡時,c(Fe2+4.0X1022(^“>”“<”或“=")。已知Ksp[Fe(OH)3]=2.5x10-39, Ksp[Fe(OH)2]=1.0x10-15(3)工業(yè)上可用H2還原法處理NO,反應(yīng)原理為:2NO(g)+2H2(g)==N2(g)+2H2O(g):AH=a已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況,由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純化合物時的焓變叫標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。NO(g)和H2O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為+90kJ/mol、-280kJ/mol,則a=(4)已知2NO(g)+O2(g)=2NO(g)AH=—110kJ-

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