2021年高考化學總復習：化工流程中溶度積常數計算瞄準高考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CaCfh濾液 4(陽切例)4晶體(1)室溫下，反應CaS04(s)+CO2-(aq), 'CaCO3(s)+SO2-(aq)達至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行。控制反應溫度在60~70℃,攪拌，反應3小時。溫度過高將會導致CaSO4的轉化率下降，其原因是 ；保持溫度、反應時間、反應物和溶劑的量不變，實驗中提高CaSO4轉化率的操作有。(4)濾渣水洗后，經多步處理得到制備輕質CaCO3所需的CaC12溶液。設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)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40min所得實驗結果如下表所示:溫度/℃3035404550TiO2-xH2O轉化率％9295979388回答下列問題:(1)回答下列問題:(1)“酸浸，，實驗中，鐵的浸出率結果如下圖所示。由圖可知，當鐵的凈出率為70%時，所采用的實驗分析40℃時TiO2-xH2O轉化率最高的原因(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數目為(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L,加入雙氧水和磷酸(設溶液體積增加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的化學方程式二.應試對策此類試題關鍵要正確書寫溶度積常數表達式，同時還要注意離子濃度的計算。第2頁共13頁三、難點突破溶度積常數反映了難溶電解質在水中的溶解能力，高考試題中溶度積常數的考查常結合化工流程題，在化工流程題中考查溶度積常數是近年高考的熱點，化工流程中常常需要控制條件進行離子的分離或除雜，通過溶度積常數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準、沉淀完全轉化時所需離子濃度。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、超導等方面有著廣泛的應用。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。混合的實驗操作是 。(2)先加入氨水調節(jié)pH=3,過濾，濾渣主要成分是 ；再向濾液加入氨水調節(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的質量為。二.沉淀完全轉化時所需離子濃度化工流程中原料的溶解或沉淀的轉化往往要加入某種試劑，通過溶度積常數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高三上學期第一次月考)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，則A是 （填化學式）;“操作II”是 ，“操作III”是 。（填字母）a.蒸發(fā)b.蒸餾 c.分液d.重結晶（3）試劑B可能是下列物質中的。（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的生產流程如下圖所示：已知：①M(SrC12-6H2O)=267g/mol；②K5P(SrSO4)=3.3x10-7、K5P(BaSO4)=1.1x10-10；③經鹽酸浸取后，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+的濃度應不高于mol/L（注：此時濾液中Ba2+濃度為1x10-5mol/L）。（2）產品純度檢測：稱取1.000g產品溶解于適量水中，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+反應的離子），待Cl-完全沉淀后，用含Fe3+的溶液作指示劑，用0.2000mol/L的NH4SCN標準溶液滴定剩余的AgNO3，使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。①滴定反應達到終點的現象是 。②若滴定過程用去上述濃度的NH4SCN溶液20.00mL,則產品中SrCl2-6H2O的質量百分含量為（保留4位有效數字）。典例3（2019屆安徽省合肥市高三上學期調研性檢測）一種磁性材料的磨削廢料，主要成分是鐵鎳合金（含銀質量分數約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，反應的離子方程式為，若用Na2s代替H2S除銅，優(yōu)點是 。(4)已知除鈣鎂過程在陶瓷容器中進行，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.判斷判斷沉淀轉化的可能性沉淀之間的轉化是有條件的，通過溶度積常數可以判斷沉淀之間的轉化可能性。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)，“堿溶”時發(fā)生主要反應的化學方程式為 ;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轉化為CoSO4的離子方程式為。(3)步驟V“除鋁和鋰”時，調節(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，則CoC2O4分解的化學方程式是___；若僅從沉淀轉化角度考慮，能否利用反應CoCO3+C2O42-===CoC2O4+CO32-將CoCO3轉化為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、遼寧省實驗中學高考化學一模)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幾種難溶電解質的溶度積(25℃)：物質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、(寫化學式)第6頁共13頁（2）用HCl調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果如下表:序號n(CO2-)(3)沉淀質量（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時的原料成本，應按照（填序號）中CO32與Li+物質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，充分反應后，過濾；②加熱濾液使其分解。寫出②反應中的化學方程式：。寫出在碳化分解中可循環(huán)利用物質的電子式： O.（2019年湖南省株洲市高考化學一模）某工業(yè)廢催化劑含有SiO2、ZnO、CuS、ZnS、Fe3O4等物質，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取20g該物質進行實驗，回收其中的Cu和Zn,實驗方案如下：已知：ZnS可與稀硫酸反應；CuS不溶于稀硫酸，也不與其發(fā)生反應。請回答下列問題:⑴可用圖裝置進行第一次浸出，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方程式為 。(5)加A調節(jié)溶液的pH約為時，可以完全除去其中的雜質離子。(當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的溶度積常數為：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(假設實驗中沒有損耗)，但不能由此確定原催化劑中鋅元素的質量分數，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)為原料制備鎰酸鋰的流程如下圖所示。(1)溶浸生產中為提高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)生反應的離子方第8頁共13頁

程式 (4)將MnO2和Li2cO3按4：1的物質的量比配料，混合攪拌，然后升溫至600℃750℃,制取產品LiMn2O4。寫出該反應的化學方程式。(5)鎰酸鋰可充電電池的總反應為：Li1-xMn2O4+LixC『藍='LiMn2O4+C(0<x<1)①充電時，電池的陽極反應式為 ，若此時轉移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鋰，拆解不當易爆炸、著火，為了安全，對拆解環(huán)境的要求是.(天津市河東區(qū)2019屆高三高考一模考試)球形納米銀粉是一種重要的無機功能材料，被廣泛應用于裝飾材料、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方程式.(4)若氧化精制過程產生等體積的NO2和NO混合氣體，寫出HNO3與Ag反應的化學反應方程式(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：強主射向ELU1連要正亙土或可笠回女亙Ei為二：強主射向ELU1正質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調節(jié)至5?6,得到Ag的產率最高，pH>6時，銀的產率降低的原因為。(7)常溫下，取上述AgNO3溶液滴加到物質的量濃度均為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校2019屆高三下學期第八次模擬)H2s在金屬離子的鑒定分析、煤化工等領域都有重要應用。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，同時生成兩種能參與大氣循環(huán)的氧化物。(1)該反應的化學方程式為。.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),進行上述兩個反應。其他條件不變時，體系內CO的平衡體積分數與溫度(T)的關系如圖所示。CO的平衡體積分數覘CO的平衡體積分數覘①隨著溫度升高，CO的平衡體積分數(填“增大”或“減小”)。原因為②TJC時，測得平衡時體系中COS的物質的量為0.80mol。則該溫度下，COS的平衡轉化率為反應i的平衡常數為(保留兩位有效數字)。6.(安徽省六安市第一中學、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，結果如下圖所示，(假設反應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，Fe2+的氧化變質可以理解為:第一步:Fe2++2OH—=Fe(OH)2，第二步4.0X1022(^傭化學方程式回答)當氧化達到平衡時，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,反應原理為:2NO(g)+2H2(g)==N2(g)+2H2O(g):AH=a已知在標準狀況，由元素最穩(wěn)定的單質生成1mol純化合物時的焓變叫標準摩爾生成焓。NO(g)和H2O(g)的標準摩爾生成焓分別為+90kJ/mol、-280kJ/mol,則a=(4)已知2NO(g)+O2(g)=2NO(g)AH=—110kJ-