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第一篇
微专题热练
微专题5 电离平衡 盐类水解 沉淀溶解平衡
微专题热练18 沉淀计算及综合应用
1.6×10－8
2. (2023·扬州模拟)调节溶液pH，可使Cr3＋转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。当pH>9时，铬的去除率却降低，其原因是______________________________________ _____________________________________。
Cr(OH)3为两性氢氧化物，当碱性增强后生成的Cr(OH)3沉淀又溶解
3. (2024·江宁区)铈可用作优良的环保材料。现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备碳酸铈的工艺流程如图：
“滤液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水调pH的范围是___________________ (已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，离子浓度小于1× 10－5 mol/L认为沉淀完全)。
3.3≤pH＜7
4. (2023·无锡期终调研)实验室以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)为原料制备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的电离常数为Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的电离常数分别为Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
48
5. (2024·南通)某工艺流程得到钴镍渣，将此钴镍渣进行酸溶后，进行如下流程：
99%
6. (2024·无锡)已知：25 ℃时，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5× 10－10；酸性较弱时，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配离子(M代表金属元素)；某工艺流程的氟化过程中溶液pH与钙镁去除率关系如图所示。
当2.5＜pH＜4.0时，溶液pH过高或过低，Ca2＋、Mg2＋去除率都会下降，其原因是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。
当pH过低酸性较强，F－转化为弱酸HF，溶液中F－浓度减小，Ca2＋、Mg2＋去除率减小；pH过高，MgF2、CaF2沉淀转化为[MFn]2－n配离子，沉淀重新溶解，Ca2＋、Mg2＋的去除率降低
7. (2023·镇江阶段考试)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。
已知：25 ℃时，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去废水中Cr(Ⅲ)，使其浓度小于6.4×10－7 mol/L，“调pH”的范围为____________。
6～12
8. (2022·无锡)合理利用废旧铅酸蓄电池中的铅膏可以缓解铅资源短缺，同时减少污染。一种从废旧电池的铅膏中回收铅的工艺生产流程如下图所示(部分产物已略去)。
已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。
过程②中PbSO4转化为PbCO3的平衡常数K的值为____________(保留2位小数)。
3.47×105
9. (2024·南通)含铬电镀废水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”药剂还原沉淀法”进行处理。
离子 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”工艺流程如图。
金属离子沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀开始溶解时的pH如下。
金属离子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全时pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀开始溶解时pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”过程中应调节pH范围是_______～10.5。
8.2
Ⅱ. “药剂还原沉淀法”工艺流程如图。
(3)“沉淀”过程中，当溶液pH为8.6时，c(Cr3＋)＝____________mol/L。
1.0×10－14
10. (2024·泰州)由菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Si、Fe、Ni等元素)制备一种新型锂电池正极材料LiMn2O4的工艺流程如下：
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当溶液中离子浓度小于10－5 mol/L 时，可视为沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基态锰原子的电子排布式为___________________________________。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，实际生产中不用H2O2替代MnO2的原因是___________________________________________。
(3)“溶矿”反应完成后，先向反应后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS进一步除去Ni2＋。加石灰乳调节溶液pH时，不直接将Ni2＋沉淀完全为Ni(OH)2的原因是__________________________________________________________________ ____________________。
(4)若“分离”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除尽，则需控制c(S2－)的范围为___________________________________；生产中也可用__________ (填化学式)代替BaS除去Ni2＋，同时增加LiMn2O4产量。
(5)“电解”废液中可循环利用的物质是_________ (填化学式)
(6)“煅烧”时，生成LiMn2O4的化学方程式为_____________________________ ___________________。
1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2
Fe3＋或Mn2＋能催化分解H2O2，利用率低
Ni2＋完全沉淀为Ni(OH)2时，溶液中Mn2＋部分已经形成Mn(OH)2沉淀，产物的产率降低。
3.2×10－14 mol/L～2.5×10－9 mol/L
MnS
H2SO4
＋2CO2↑＋O2↑
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1. (2024·无锡)已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13，Ksp(CoS)＝4.0×10－21，Ksp(MnS)＝2.5×10－13。“除钴”过程中加入过量的难溶电解质MnS，完全反应后，所得清液中有＝ 1.6×10－8 。
【解析】 “除钴”过程中加入过量的难溶电解质MnS，发生沉淀转化：MnS(s)＋Co2＋(aq)CoS(s)＋Mn2＋(aq)，则＝＝＝1.6×10－8。
2. (2023·扬州模拟)调节溶液pH，可使Cr3＋转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。当pH>9时，铬的去除率却降低，其原因是 Cr(OH)3为两性氢氧化物，当碱性增强后生成的Cr(OH)3沉淀又溶解 。
3. (2024·江宁区)铈可用作优良的环保材料。现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备碳酸铈的工艺流程如图：
“滤液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水调pH的范围是 3.3≤pH＜7 (已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，离子浓度小于1×10－5 mol/L认为沉淀完全)。
【解析】 “滤液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L ，Ce3＋开始沉淀时，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＋沉淀完全时溶液中c(OH－)＝ mol/L＝2×10－11 mol/L，c(H＋)＝ mol/L＝×10－3 mol/L，pH＝－lg＝3.3，即用氨水调pH的范围是3.3≤pH＜7。
4. (2023·无锡期终调研)实验室以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)为原料制备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的电离常数为Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的电离常数分别为Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
若用H2C2O4溶液作沉淀剂，则反应Co2＋＋H2C2O4CoC2O4＋2H＋的化学平衡常数K的数值为 48 。
【解析】 化学平衡常数K＝＝××＝＝＝48。
5. (2024·南通)某工艺流程得到钴镍渣，将此钴镍渣进行酸溶后，进行如下流程：
“钴镍分离”后溶液中c(Ni2＋)＝1.0 mol/L，若“滤液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，则沉镍率＝ 99% (写出计算过程)[已知：Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7，沉镍率＝×100%]。
【解析】 “滤液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，根据Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7可知，c(Ni2＋)＝＝＝0.01 mol/L，沉镍率＝×100%＝×100%＝99%。
6. (2024·无锡)已知：25 ℃时，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；酸性较弱时，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配离子(M代表金属元素)；某工艺流程的氟化过程中溶液pH与钙镁去除率关系如图所示。
当2.5＜pH＜4.0时，溶液pH过高或过低，Ca2＋、Mg2＋去除率都会下降，其原因是 当pH过低酸性较强，F－转化为弱酸HF，溶液中F－浓度减小，Ca2＋、Mg2＋去除率减小；pH过高，MgF2、CaF2沉淀转化为[MFn]2－n配离子，沉淀重新溶解，Ca2＋、Mg2＋的去除率降低 。
7. (2023·镇江阶段考试)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。
已知：25 ℃时，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去废水中Cr(Ⅲ)，使其浓度小于6.4×10－7 mol/L，“调pH”的范围为 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时，c(OH－)>1×10－8 mol/L，即pH>14－pOH＝6，当pH＝12时，Cr(OH)3开始转化为Cr(OH)，故使Cr(Ⅲ)浓度小于6.4×10－7 mol/L，“调pH”的范围为6～12。
8. (2022·无锡)合理利用废旧铅酸蓄电池中的铅膏可以缓解铅资源短缺，同时减少污染。一种从废旧电池的铅膏中回收铅的工艺生产流程如下图所示(部分产物已略去)。
已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。
过程②中PbSO4转化为PbCO3的平衡常数K的值为 3.47×105 (保留2位小数)。
【解析】 在水溶液中存在沉淀转化平衡：PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO(aq)，该反应的平衡常数K＝＝＝≈3.47×105。
9. (2024·南通)含铬电镀废水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”药剂还原沉淀法”进行处理。
离子 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”工艺流程如图。
金属离子沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀开始溶解时的pH如下。
金属离子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全时pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀开始溶解时pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”过程中应调节pH范围是 8.2 ～10.5。
(2)已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8；Ksp(PbCrO4)＝2.8×10－13；Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋。“沉铬”过程中：
①生成铬黄的离子方程式为 PbSO4＋CrO===PbCrO4＋SO 。
②从平衡角度分析pH对沉铬率的影响： 增大pH，Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋平衡正向移动，CrO浓度增大，沉铬率增大 。
Ⅱ. “药剂还原沉淀法”工艺流程如图。
(3)“沉淀”过程中，当溶液pH为8.6时，c(Cr3＋)＝ 1.0×10－14 mol/L。
【解析】 Ⅰ.“Pb2＋沉淀法”工艺，加入碳酸钠生成碳酸铅沉淀，用过氧化氢将Cr3＋、Fe2＋氧化为CrO、Fe3＋，加入氢氧化钠生成氢氧化物沉淀除去Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋，再加入硫酸铅发生沉淀转化生成铬酸铅沉淀，除去铬元素。(1)根据表中数据，为保证重金属离子完全沉淀，“沉降”过程中应调节pH范围是8.2～10.5。(2)①“沉铬”过程中，硫酸铅沉淀转化为铬酸铅沉淀，反应的离子方程式为PbSO4＋CrO===PbCrO4＋SO。②增大pH，c(H＋)减小，促使Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋平衡正向移动，CrO浓度增大，使得PbSO4＋CrOPbCrO4＋SO平衡正向移动，沉铬率增大。Ⅱ.“药剂还原沉淀法”工艺，用硫酸调节含铬废水的pH为2～3，加入亚硫酸钠将Cr(Ⅵ)还原为Cr3＋，再加氢氧化钠生成氢氧化物沉淀除去重金属离子。(3)金属离子沉淀完全时c＝1.0×10－5 mol/L ，Cr3＋完全沉淀pH＝5.6，此时c(OH－)＝10－8.4 mol/L，Ksp[Cr(OH)3]＝1.0×10－5×(10－8.4)3＝10－30.2，“沉淀”过程中，当溶液pH为8.6时，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)由菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Si、Fe、Ni等元素)制备一种新型锂电池正极材料LiMn2O4的工艺流程如下：
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当溶液中离子浓度小于10－5 mol/L 时，可视为沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基态锰原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2 。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，实际生产中不用H2O2替代MnO2的原因是 Fe3＋或Mn2＋能催化分解H2O2，利用率低 。
(3)“溶矿”反应完成后，先向反应后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS进一步除去Ni2＋。加石灰乳调节溶液pH时，不直接将Ni2＋沉淀完全为Ni(OH)2的原因是 Ni2＋完全沉淀为Ni(OH)2时，溶液中Mn2＋部分已经形成Mn(OH)2沉淀，产物的产率降低。 。
(4)若“分离”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除尽，则需控制c(S2－)的范围为 3.2×10－14 mol/L～2.5×10－9 mol/L ；生产中也可用 MnS (填化学式)代替BaS除去Ni2＋，同时增加LiMn2O4产量。
(5)“电解”废液中可循环利用的物质是 H2SO4 (填化学式)
(6)“煅烧”时，生成LiMn2O4的化学方程式为 2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑ 。
【解析】 菱锰矿中加入硫酸，其中的碳酸锰、少量的Fe、Ni元素均会溶于硫酸变成相应的离子，加入二氧化锰将亚铁离子氧化成铁离子，调节pH得到氢氧化铁沉淀，再加入硫化钡将镍离子转化为沉淀，分离沉淀得到的电解液中主要是锰离子，通过电解得到二氧化锰，再与碳酸锂共同煅烧形成最终产物。(2)由于过氧化氢不稳定，Fe3＋或者Mn2＋可以催化其分解，导致过氧化氢的利用率降低。(3)因Ksp[Ni(OH)2]和Ksp[Mn(OH)2]相差不大，若直接将Ni2＋沉淀完全为Ni(OH)2，则溶液中Mn2＋部分已经形成Mn(OH)2沉淀，产物的产率降低。(4)要使Ni2＋完全除尽，溶液中c(Ni2＋)＝1×10－5 mol/L，则c(S2－)≥＝3.2×10－14mol/L，由溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，则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转化，同时还可以增加Mn2＋浓度，进而增加LiMn2O4的产量。(5)电解过程中，阳极生成的H＋和SO形成硫酸，所以电解废液中可循环利用的物质是H2SO4。微专题热练18 沉淀计算及综合应用
1. (2024·无锡)已知：25 ℃时，Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13，Ksp(CoS)＝4.0×10－21，Ksp(MnS)＝2.5×10－13。“除钴”过程中加入过量的难溶电解质MnS，完全反应后，所得清液中有＝ 。
2. (2023·扬州模拟)调节溶液pH，可使Cr3＋转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。当pH>9时，铬的去除率却降低，其原因是 。
3. (2024·江宁区)铈可用作优良的环保材料。现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备碳酸铈的工艺流程如图：
“滤液1”中c(Ce3＋)＝0.1 mol/L，用氨水调pH的范围是
(已知Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；lg2＝0.3，离子浓度小于1×10－5 mol/L认为沉淀完全)。
4. (2023·无锡期终调研)实验室以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)为原料制备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的电离常数为Kb＝1.8×10－5，H2C2O4的电离常数分别为Ka1＝5.4×10－2、Ka2＝5.6×10－5。
若用H2C2O4溶液作沉淀剂，则反应Co2＋＋H2C2O4CoC2O4＋2H＋的化学平衡常数K的数值为 。
5. (2024·南通)某工艺流程得到钴镍渣，将此钴镍渣进行酸溶后，进行如下流程：
“钴镍分离”后溶液中c(Ni2＋)＝1.0 mol/L，若“滤液1”中c(CO)＝10－5 mol/L，则沉镍率＝ (写出计算过程)[已知：Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7，沉镍率＝×100%]。
6. (2024·无锡)已知：25 ℃时，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；酸性较弱时，MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2－n配离子(M代表金属元素)；某工艺流程的氟化过程中溶液pH与钙镁去除率关系如图所示。
当2.5＜pH＜4.0时，溶液pH过高或过低，Ca2＋、Mg2＋去除率都会下降，其原因是 。
7. (2023·镇江阶段考试)Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。
已知：25 ℃时，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，若除去废水中Cr(Ⅲ)，使其浓度小于6.4×10－7 mol/L，“调pH”的范围为 。
8. (2022·无锡)合理利用废旧铅酸蓄电池中的铅膏可以缓解铅资源短缺，同时减少污染。一种从废旧电池的铅膏中回收铅的工艺生产流程如下图所示(部分产物已略去)。
已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8，Ksp(PbCO3)＝7.2×10－14。
过程②中PbSO4转化为PbCO3的平衡常数K的值为 (保留2位小数)。
9. (2024·南通)含铬电镀废水的主要成分如下表，常用“Pb2＋沉淀法”和”药剂还原沉淀法”进行处理。
离子 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”工艺流程如图。
金属离子沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol/L)及沉淀开始溶解时的pH如下。
金属离子 Cu2＋ Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ Cr3＋
沉淀完全时pH 6.7 8.3 2.8 8.2 5.6
沉淀开始溶解时pH － 13.5 14.0 10.5 12.0
(1)“沉降”过程中应调节pH范围是 ～10.5。
(2)已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝2.5×10－8；Ksp(PbCrO4)＝2.8×10－13；Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋。“沉铬”过程中：
①生成铬黄的离子方程式为 。
②从平衡角度分析pH对沉铬率的影响：
。
Ⅱ. “药剂还原沉淀法”工艺流程如图。
(3)“沉淀”过程中，当溶液pH为8.6时，c(Cr3＋)＝
mol/L。
10. (2024·泰州)由菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Si、Fe、Ni等元素)制备一种新型锂电池正极材料LiMn2O4的工艺流程如下：
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当溶液中离子浓度小于10－5 mol/L 时，可视为沉淀完全。
③BaS可溶于水。
(1)基态锰原子的电子排布式为 。
(2)加入少量MnO2的目的是氧化Fe2＋，实际生产中不用H2O2替代MnO2的原因是 。
(3)“溶矿”反应完成后，先向反应后溶液中加入石灰乳至溶液pH≈7，再加BaS进一步除去Ni2＋。加石灰乳调节溶液pH时，不直接将Ni2＋沉淀完全为Ni(OH)2的原因是 。
(4)若“分离”后的溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol/L，要使Ni2＋完全除尽，则需控制c(S2－)的范围为 ；生产中也可用 (填化学式)代替BaS除去Ni2＋，同时增加LiMn2O4产量。
(5)“电解”废液中可循环利用的物质是 (填化学式)
(6)“煅烧”时，生成LiMn2O4的化学方程式为 。
