专题15 化工流程中溶度积常数应用(讲解)-2019高考化学难点剖析(原卷版)

溶度积常数反映了难溶电解质在水中的溶解能力，高考试题中溶度积常数的考查常结合化工流程题，在化工流程题中考查溶度积常数是近年高考的热点，化工流程中常常需要控制条件进行离子的分离或除杂，通过溶度积常数计算溶液中金属离子的浓度、离子完全沉淀时的pH、判断废水排放是否符合标准、沉淀完全转化时所需离子浓度。

一．判断溶液中沉淀的离子
化工流程中，某些金属离子沉淀或某些金属离子除杂，需要控制一定的pH，通过溶度积常数可判断溶液中沉淀的离子。

典例1（2018届福建省漳州市高三考前模拟考试试卷二）钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。

从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下：
回答下列问题：
（1）洗涤“油相”可除去大量的钛离子。

洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。

混合的实验操作是______________________________。

（2）先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是__________；再向滤液加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3+的浓度为_____________。

（已知：K sp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13、K sp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，K sp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31）
（3）用草酸“沉钪”。

25 ℃时pH＝2的草酸溶液中＝__________(保留两位有效数字)。

写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式__________________________________。

[已知K a1(H2C2O4)＝5.9×10－2，K a2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为______________________________________________。

（5）废酸中含钪量为15 mg·L－1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为____________。

二．沉淀完全转化时所需离子浓度
化工流程中原料的溶解或沉淀的转化往往要加入某种试剂，通过溶度积常数可计算出所加试剂的浓度。

典例2（2019届江西省上高县第二中学高三上学期第一次月考）Ⅰ、海水晒盐后所得的苦卤中含有较
高浓度的MgCl2、KCl以及金属溴化物。

以下是苦卤化学分离的过程。

回答下列问题：
（1）若试剂A是一种有色气体单质，则A是_______(填化学式）；
（2）“操作II”是_______，“操作III”是_______。

(填字母）
a．蒸发b．蒸馏c．分液d．重结晶
（3）试剂B可能是下列物质中的________。

(填字母）
a．饱和NaCl溶液b．CCl4c．NaOH d．乙醇
Ⅱ、一种工业制备SrCl2·6H2O的生产流程如下图所示：
已知：①M(SrCl2·6H2O)＝267 g/mol；②K sp(SrSO4)＝3.3×10－7、K sp(BaSO4)＝1.1×10－10；③经盐酸浸取后，溶液中有Sr2＋和Cl－及少量Ba2＋。

(1)加入硫酸溶液的目的是______________；为了提高原料的利用率，滤液中Sr2＋的浓度应不高于_________ mol/L(注：此时滤液中Ba2＋浓度为1×10－5 mol/L)。

(2)产品纯度检测：称取1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO3 1.100×10－2 mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl－外，不含其他与Ag+反应的离子)，待Cl－完全沉淀后，用含Fe3＋的溶液作指示剂，用0.200 0 mol/L 的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，使剩余的Ag＋以AgSCN白色沉淀的形式析出。

①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。

②若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00 mL，则产品中SrCl2·6H2O的质量百分含量为________________(保留4位有效数字)。

典例3（2019届安徽省合肥市高三上学期调研性检测）一种磁性材料的磨削废料，主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。

由该废料制备氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题:
(1)“酸溶”时，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成，废渣的主要成分是______；金属镍溶解的离子方程式为______________。

(2)“除铁”时H2O2的作用是_____________，加入碳酸钠的目的是____________________。

(3)“除铜”时，反应的离子方程式为________________，若用Na2S代替H2S除铜，优点是______________。

(4)已知除钙镁过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量不能过多的理由为______________。

(5)已知常温下K sp[Ni(OH)2]=2. 0×10-15，该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为______时，Ni2+才刚好沉淀完全(离子沉淀完全的依度≤1.0×10-5mol/L；lg2=0.30)。

三．判断判断沉淀转化的可能性
沉淀之间的转化是有条件的，通过溶度积常数可以判断沉淀之间的转化可能性。

典例4（2018届河南省安阳市高三第三次模拟考试）一种从含铝锂钴废料[铝箔、CoO和Co2O3(只溶于酸，不溶于碱)及LiCoO2]中回收氧化钴的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤I“碱溶”时，为提高铝的去除率，除升高温度和不断搅拌外,还可采取的措施是____(列举1点)，“碱溶”时发生主要反应的化学方程式为_______；步骤II“过滤、洗涤”过程中滤渣还会有少量的Al(OH)3，是因为________(填离子方程式)。

(2)步骤III“酸溶”时,Co2O3转化为CoSO4 的离子方程式为_________。

(3)步骤V“除铝和锂”时,调节pH的适用范围是_______(已知该条件下,Al3+开始沉淀时的pH为4.1,沉淀完全时的pH为4.7.Co2+开始沉淀时的pH为6.9。

沉淀完全时的pH为9.4)；步骤VI所得滤渣的成分为__________。

(4)煅烧CoC2O4时发生氧化还原反应，则CoC2O4分解的化学方程式是___；若仅从沉淀转化角度考虑，能否利用反应CoCO3+ C2O42-=== CoC2O4+ CO32-将CoCO3 转化为CoC2O4?___ (填“能”或“不能”),说明理由:________[已知Ksp(CoCO3) =1.4×10-13,Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8]。