人教版高考化学一轮复习课后习题 第八章 热点专项练 化工流程中生产条件的控制及Ksp的应用 (3)

热点专项练14 化工流程中生产条件的控制及K sp的应用1.(湖南各地模拟节选)(1)已知铷(Rb)是制造光电管的材料,它与锂同主族。

将a mol CH3COORb溶于水配成溶液,向该溶液中滴加b L c mol·L-1醋酸后,溶液呈中性。

则c= (用含a、b的式子表示;已知25 ℃时,CH3COOH电离平衡常数K a=1.75×10-5)。

(2)AgCl能溶于氨水,发生反应AgCl(s)+2NH3(aq)
[Ag(NH3)2]+(aq)+Cl-(aq),其平衡常数K=2.0×10-3,现用1 L某浓度氨水(溶质视为NH3)完全溶解0.1 mol AgCl,所需氨水浓度至少为
mol·L-1(已知√5=2.24)。

(3)用NaHS作污水处理的沉淀剂,可以处理工业废水中的Cu2+。

已知:25 ℃
时,H2S的电离平衡常数K a
1=1.0×10-7,K a
2
=7.0×10-15,CuS的溶度积为
K sp(CuS)=6.3×10-36。

反应Cu2+(aq)+HS-(aq)CuS(s)+H+(aq)的平衡常数K= (结果保留1位小数)。

(4)①已知常温下H2Se的电离平衡常数K a
1=1.3×10-4,K a
2
=5.0×10-11,则
NaHSe溶液呈(填“酸性”或“碱性”),该溶液中元素质量守恒关系式为。

②H2Se在一定条件下可以制备出CuSe,已知常温时CuSe的
K sp=7.9×10-49,CuS的K sp=6.3×10-36,则反应CuS(s)+Se2-(aq)
CuSe(s)+S2-(aq)的化学平衡常数K= (保留2位有效数字)。

2.(湖南考前押题)锑(Sb)是第五周期第ⅤA族元素,三氧化二锑是一种两性氧化物,俗称锑白,不溶于水,可用作白色颜料、油漆和塑料阻燃剂。

以脆硫铅锑矿(主要成分为Pb4FeSb6S14)为原料制备锑白的工艺流程如图所示。

已知常温下,溶液中金属阳离子开始沉淀、完全沉淀的pH如表所示:
回答下列问题:
(1)Pb4FeSb6S14中各元素的化合价均为整数,已知铅元素为+2价,则铁元素的化合价为;X的成分是。

(2)氧化过程中,反应后锑为最高价态,则参加反应的n(Pb4FeSb6S14)∶
n(Cl2)= ;还原过程中发生多个反应,其中之一是Fe3+被还原为Fe2+,将Fe3+还原为Fe2+的目的是。

(3)常温下,Fe(OH)2的K sp为(当溶液中某离子浓度c≤
1×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。

(4)水解过程中加入热水的原因是;写出生成Sb(OH)2Cl的离子方程式: 。

(5)写出加入氨水后SbOCl发生反应的化学方程式: 。

3.(湖南适应性考试)以镁铝复合氧化物(MgO-Al2O3)为载体的负载型镍铜双金属催化剂(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一种新型高效加氢或脱氢催化剂,其制备流程如下:
已知:常温下,K sp[Cu(OH)2]=2.21×10-20,K sp[Al(OH)3]=1.30×10-33。

回答下列问题:
(1)在加热条件下,尿素[CO(NH2)2]在水中发生水解反应,放出和两种气体(写化学式)。

(2)“晶化”过程中,需保持恒温60 ℃,可采用的加热方式为。

(3)“洗涤”过程中,检验滤饼是否洗净的方法是。

(4)常温下,若“悬浊液”中c(Cu 2+)
c(Al3+)
=1.7×109,则溶液的
pH= 。

(5)“还原”过程中所发生反应的化学方程式为。

(6)NiSO4在强碱溶液中被NaClO氧化可得NiOOH,该物质能用作碱性镍镉电池的正极材料。

其电池总反应为
Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s)。

①放电一段时间后,溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”)。

②充电时,阳极发生的电极反应为。

参考答案
热点专项练14 化工流程中生产
条件的控制及K sp的应用
1.答案(1)a
175b
(2)2.44
(3)1.1×1021(4)①碱性c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se) ②
8.0×1012
解析(1)将amolCH3COORb溶于水配成溶液,向该溶液中滴加bLcmol·L-1醋酸后,溶液呈中性。

设混合后溶液的体积为VL,根据元素质量守
恒,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=a+bc
V
mol·L-1,根据电荷守
恒,c(CH3COO-)=c(Rb+)=a
V
mol·L-1,则有
c(CH3COOH)=bc
V mol·L-1,K a=c(CH3COO-)·c(H
+)
c(CH3COOH)
=
a
V
×10-7
bc
V
=1.75×10-5,故c=a
175b。

(2)①根据方程式可知完全反应0.1molAgCl,需要0.2molNH3,生成[Ag(NH3)2]+(aq)和Cl-(aq)各0.1mol;②根据平衡常数计算平衡后应该还剩余的NH3,设剩余NH3xmol,AgCl(s)+2NH3(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+Cl-(aq),由于溶液的体积为1L,利用物质的量代替浓度计算平衡常数
K,K=2.0×10-3=0.1×0.1
x2
,得出x=√5=2.24,故共需要NH3的物质的量为
0.2mol+2.24mol=2.44mol。

(3)反应Cu2+(aq)+HS-(aq)CuS(s)+H+(aq)的平衡常数
K=c(H +)
c(Cu2+)·c(HS-)=c(H+)·c(S2-)
c(Cu2+)·c(S2-)·c(HS-)
=K a2(H2S)
K sp(CuS)
=7.0×10-15
6.3×10-36
≈1.1×1021。

(4)①NaHSe溶液中存在电离平衡HSe-H++Se2-和水解平衡:HSe-+H2O
H2Se+OH-,其电离平衡常数K a
2=5.0×10-11,水解平衡常数为K h=K W
K a1
=
10-14
1.3×10-4
≈7.69×10-11,所以水解大于电离,溶液呈碱性;该溶液中钠原子与硒原子个数比是1∶1,则元素质量守恒关系式为
c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se)。

②将所给的两种沉淀的溶解平衡相减可
得总式,故总反应的平衡常数K=K sp(CuS)
K sp(CuSe)=6.3×10-36
7.9×10-49
≈8.0×1012。

2.答案(1)+2价S (2)2∶41 避免Fe3+与Sb3+一起形成沉淀
(3)1×10-15(4)稀释、加热均可促进Sb3+的水解Sb3++2H2O+Cl-
Sb(OH)2Cl↓+2H+(5)2SbOCl+2NH3·H2O Sb2O3+2NH4Cl+H2O
解析以脆硫铅锑矿粉(主要成分为Pb4FeSb6S14)为原料,加入水,通入氯气氧化得到浸出液和含硫、PbCl2的滤渣,浸出液的溶质主要是SbCl5、FeCl3;再加锑粉发生还原反应将Sb5+还原为Sb3+,同时将Fe3+还原为Fe2+避免Fe3+与Sb3+一起沉淀,然后加入热水水解,并过滤得到FeCl2等溶液和含锑沉淀,然后加入氨水,过滤后再经过洗涤干燥得到锑白。

(1)锑是第ⅤA族元素,其主要化合价为+3价、+5价,硫元素为-2价,铅元素为+2价,由化合物中各元素化合价代数和等于0,可求出铁为+2价;
根据流程图中各操作过程中涉及物质可知olCl2可得到2mol电子,矿石中Fe2+转化为Fe3+、Sb3+转化为Sb5+、S2-转化为S,则1molPb4FeSb6S14失去的电子为(1×1+6×2+14×2)mol=41mol,由得失电子守恒得n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=2∶41;由表中各离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH可知,Sb3+完全沉淀时,Fe3+也有部分沉淀,但Fe2+尚未开始形成沉淀,故将Fe3+还原为Fe2+的目的是避免Fe3+与Sb3+一起形成沉淀。

(3)当溶液中c(Fe2+)=1×10-5mol·L-1时,可认为Fe2+沉淀完全,此时溶液的
pH=9.0,c(OH-)=1×10-5mol·L-1,K sp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1×10-5×( 1×10-5)2=1×10-15。

(4)Sb3+通过水解得到相应的沉淀,稀释、加热均可促进水解;生成
Sb(OH)2Cl的离子方程式为Sb3++2H2O+Cl-Sb(OH)2Cl↓+2H+。

(5)由流程图中信息可知,SbOCl与氨水反应的产物之一是Sb2O3,则发生反应的化学方程式为2SbOCl+2NH3·H2O Sb2O3+2NH4Cl+H2O。

3.答案(1)NH3CO2(2)水浴加热(3)取少量最后一次洗涤液放入试管,向试管中加入稀盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀则未洗净,若无沉淀则已洗净(4)10 (5)NiO+H2Ni+H2O、CuO+H2Cu+H2O (6)①增大②Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
解析将MgSO4、Al2(SO4)3、NiSO4、CuSO4混合溶液在90℃下加入尿素发生
反应生成Mg(OH)2、Al(OH)3、Cu(OH)2、Ni(OH)2悬浊液,在60℃晶化过滤,得到滤饼,洗涤、干燥,焙烧得到MgO、CuO、NiO、Al2O3,在550℃温度下用氢气还原得到产品。

(1)根据题意,尿素[CO(NH2)2]在加热条件下与水发生水解反应即
CO(NH2)2+H2O CO2↑+2NH3↑,因此放出NH3和CO2两种气体。

(2)“晶化”过程中,需保持恒温60℃,温度在100℃以下,因此采用的加热方式为水浴加热。

(3)“洗涤”过程中,检验滤饼是否洗净,主要检验洗涤液中是否还含
有S O42-,因此常用的方法是取少量最后一次洗涤液放入试管,向试管中加
入稀盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀则未洗净,若无沉淀则已洗净。

(4)常温下,若“悬浊液”中c(Cu 2+)
c(Al3+)=c(Cu2+)·c3(OH-)
c(Al3+)·c3(OH-)
=
K sp[Cu(OH)2]·c(OH-) K sp[Al(OH)3]=2.21×10-20·c(OH-)
1.30×10-33
=1.7×109,则
c(OH-)=1×10-4mol·L-1,c(H+)=K W
c(OH-)=1×10-14
1.0×10-4
mol·L-1=1×10-10mol·L-1,
则溶液的pH=10。

(5)“还原”过程最终得到Ni-Cu/MgO-Al2O3,说明是NiO、CuO与氢气发生还原反应,因此所发生反应的化学方程式为NiO+H2Ni+H2O、CuO+H2 Cu+H2O。

(6)①放电时,负极反应为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,正极反应为
2NiOOH+2e-+2H2O2Ni(OH)2+2OH-,正极生成的OH-的物质的量与负极消耗的OH-的物质的量相等,但是消耗了电解质溶液中的水,使碱性增强,因此溶液的pH将增大。

②放电时正极反应:NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,则充电时,阳极发生的电极反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O。