题型二工艺流程中Ksp的相关计算

题型二工艺流程中Ksp的相关计算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。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。1．已知pH值判断是否析出沉淀：解题思路：2．求离子浓度或pH值及调控范围：对于：M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH(aq)解题思路：一.难溶电解质的溶解平衡1．溶解度和溶解性：难溶电解质和易溶电解质之间并无严格的界限，溶解度小于0.01g的称为难溶电解质，离子相互反应生成难溶电解质，可以认为是完全反应。在20℃时电解质的溶解性与溶解度的关系如下：溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度>10g[110g10.1g<0.01g2．根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否真正能进行到底？AgCl在溶液中存在两个过程，一方面，在水分子作用下，少量Cl、Ag＋脱离AgCl表面溶入水中；另一方面，溶液中的Cl、Ag＋受AgCl表面阴、阳离子的静电作用，回到AgCl的表面析出晶体。一定温度下，AgCl饱和溶液建立下列动态平衡的反应式：AgC(s)Ag＋(aq)＋Cl(aq)，沉淀、溶解之间由于动态平衡的存住，决定了沉淀反应不能完全进行到底。3．溶解平衡的特征：逆：溶解平衡是一个可逆过程。等：溶解速率和沉淀速率相等。动：溶解速率和沉淀速率相等，但不为0。定：平衡状态时，溶液中各种离子的浓度保持一定。变：当外界条件改变，溶解平衡发生移动。影响平衡的因素：影响因素沉淀溶解平衡电离平衡内因电解质本身的性质外因温度温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动温度升高正向移动稀释向溶解的方向移动正向移动同离子效应加入相同离子，向生成沉淀的方向移动逆向移动二、溶度积(Ksp)1．概念：一定温度下，难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幂的乘积是一个常数，这个常数称为该难溶电解质的溶度积，用符号Ksp表示。2．表达式：对于沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm(aq)，溶度积常数：Ksp=c(Mn+)mc(Am)n3．M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间的关系M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH(aq)4．溶度积规则：比较Ksp与溶液中有关离子浓度幂的乘积(离子积Qc)判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。Qc＞Ksp时，生成沉淀；Qc＝Ksp时，达到溶解平衡；Qc＜Ksp时，沉淀溶解。5．影响溶度积的因素：Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化能使平衡移动，并不改变Ksp。6．溶度积的物理意义：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大则难溶电解质在水中的溶解能力越强。但对化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比不相同的电解质，则不能直接由它们的溶度积来比较溶解能力的大小，必须通过具体计算确定。7．难溶电解质的溶度积以及溶解能力的比较沉淀溶解平衡Ksp(18～25℃)溶解能力比较AgCl(s)Cl(aq)＋Ag＋(aq)1.8×1010mol2.L2AgCl>AgBr>AgIAgBr(s)Br(aq)＋Ag＋(aq)5.0×1013mol2.L2AgI(s)I(aq)＋Ag＋(aq)8.3×1017mol2.L2Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)＋2OH(aq)1.8×1011mol3.L3Mg(OH)2>Cu(OH)2Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)＋2OH(aq)2.2×1020mol3.L3三、调节pH的原理及目的1．需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质如MgO、Mg(OH)2等类型的物质。2．原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度3．pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值－主要离子开始沉淀时pH，注意端值取等。4．控制pH的目的：(1)pH调小：抑制某离子水解；防止某离子沉淀(2)pH调大：确保某离子完全沉淀；防止某物质溶解等。(3)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。5．控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀的原理，例如：(1)Fe3+溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2OFe(OH)3＋3H+，加入CuO后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3越聚越多，最终形成沉淀。(2)如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。调节pH所需的物质一般应满足两点：能与H＋反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。(3)pH控制的范围：大于除去离子的完全沉淀值，小于主要离子的开始沉淀的pH。6．“酸作用”还可除去氧化物(膜)7．“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等8．特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)题型一溶度积与溶解度的相互计算饱和溶液时的物质的量浓度与Ksp的关系应用：比较溶解度的大小1：1型1：2型或2：1型1：3型或3：1型技法导引①由饱和溶液的物质的量浓度c(mol·L－1)饱和溶液的溶解度S(g)以AgCl(s)Ag+(aq)＋Cl－(aq)为例，饱和溶液的物质的浓度c＝1.34×10－5mol·L－1即：1L溶液中含有1.34×10－5mol的AgCl溶质，也就是(1.34×10－5×143.5)g＝1.92×10－3g即：1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10－3g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3即：1000g溶液中溶解了1.92×10－3g的AgCl，100g水中溶解了1.92×10－4g的AgCl即：AgCl的溶解度S(AgCl)＝1.92×10－4g②饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP20℃时，S(AgCl)＝1.5×10－4g，即：100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3，也即是：0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，也即是：0.1L溶液中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，此时n(AgCl)＝，，c(AgCl)＝1.05×10－5mol·L－1，KSP＝c(Ag+)·c(Cl－)＝1.05×10－5×1.05×10－5＝1.1×10－101．废水中的重金属离子通常用沉淀法除去。已知Ksp(NiS)＝1.1×10－21，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，国家规定的排放标准：镍低于1.1×10－5mol·L－1，铜低于7.8×10－5mol·L－1。则需要控制溶液中S2－的浓度不低于____________。【答案】1×10－16【解析】Ni2＋达到排放标准时，c(S2－)·c(Ni2＋)≤Ksp(NiS)，所以c(S2－)≥eq\f(Ksp(NiS),c(Ni2＋))mol·L－1＝eq\f(1.1×10－21,1.1×10－5)mol·L－1＝10－16mol·L－1，因为Ksp(CuS)远小于Ksp(NiS)，所以此时Cu2＋肯定达到排放标准，则需要控制溶液中S2－的浓度不低于10－16mol·L－1。2．已知：某温度时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.1×10－12。试求此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度，并比较两者的大小【答案】1.3×105mol/L 6.5×105mol/L【解析】AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO42－(aq)2x x Ksp=(2x)2·x。 题型二利用溶度积求溶液中某离子的浓度技法导引某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝=10amol·L－13．以工业炼钢污泥(主要成分为铁的氧化物，还含有CaO、SiO2、C等杂质)为原料制备脱硫剂活性Fe2O3·H2O，并用该脱硫剂处理沼气中H2S的流程如下：“除杂”：若使还原后的滤液中Ca2+完全沉淀(离子浓度小于106mol·L1)，则滤液中c(F)需大于______。[Ksp(CaF2)=1.44×1010，Ka(HF)=3.53×104]【答案】1.2×102mol·L1【解析】根据题意可得Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F)=106×c2(F)=1.44×1010，故c(F)=1.2×102mol·L1。4．甲烷重整可选氧化物NiO­Al2O3作为催化剂。工业上常用Ni(NO3)2、Al(NO3)3混合液加入氨水调节pH＝12(常温)，然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备。加入氨水调节pH＝12时，c(Ni2＋)为______(已知：Ksp[Ni(OH)2]＝5×10－16)【答案】5×10－12mol·L－1【解析】pH＝12，c(OH－)＝0.01mol·L－1，Ksp[Ni(OH)2]＝5×10－16，c(Ni2＋)＝eq\f(5×10－16,10－22)mol·L－1＝5×10－12mol·L－1。题型三判断沉淀的生成或沉淀是否完全技法导引①把离子浓度数据代入Ksp表达式得Qc，若Qc>Ksp，则有沉淀生成；若Qc<Ksp，无沉淀生成②利用Ksp的数值计算某一离子浓度，若该离子浓度小于10－5mol·L－1，则该离子沉淀完全5．将等体积的4×103mo1·L1的AgNO3和4×103mo1·L–1K2CrO4混合，有无Ag2CrO4沉淀产生?(已知：KSP(Ag2CrO4)＝1.12×1012)【答案】有【解析】等体积混合后，浓度为原来的一半。c(Ag+)=2×103mol·L1；c(CrO42)＝2×103mol·L1Qc＝c2(Ag+)·c(CrO42)＝(2×l03)2×2×l03＝8×l09＞KSP，所以有沉淀析出6．等体积混合0.2mol·L1的AgNO3和0.2mol·L1的CH3COONa溶液，是否会生成CH3COOAg沉淀?(已知CH3COOAg的Ksp为2.3×103)【答案】生成CH3COOAg沉淀【解析】c(Ag+)=c(CH3COO)=0.2/2mol·L1=0.1mol·L1，Q=c(Ag+)·c(CH3COO)=1.0×102>2.3×103，故CH3COOAg沉淀生成。7．工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示：上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3＋外，还含有一定浓度的Fe3＋杂质，可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3＋)＝3×10－5mol·L－1，则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时Fe3＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。{已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10－31}【答案】是【解析】Cr(OH)3开始出现沉淀时，溶液中c3(OH－)＝eq\f(Ksp[Cr(OH)3],c(Cr3＋))＝eq\f(6.0×10－31,3×10－5)＝2×10－26，若Fe3＋沉淀完全时，c(Fe3＋)应小于10－5mol·L－1，此时溶液中c(Fe3＋)＝eq\f(Ksp[Fe(OH)3],c3(OH－))＝eq\f(4.0×10－38,2×10－26)mol·L－1＝2×10－12mol·L－1<1×10－5mol·L－1，说明Fe3＋沉淀完全。8．(2022•重庆卷，15节选)电子印制工业产生的某退锡废液含硝酸、锡化合物及少量Fe3+和Cu2+等，对其处理的流程如图。Sn与Si同族，25℃时相关的溶度积见表。化学式Sn(OH)4(或SnO2·2H2O)Fe(OH)3Cu(OH)2溶度积1.0×10564×10382.5×1020(2)滤液1的处理①滤液1中Fe3+和Cu2+的浓度相近，加入NaOH溶液，先得到的沉淀是______。②25℃时，为了使Cu2+沉淀完全，需调节溶液H+浓度不大于______mol•L1。【答案】(2)Fe(OH)3

2×10—7【解析】(2)①由溶度积可知，向滤液1中加入氢氧化钠溶液，溶解度小的氢氧化铁先沉淀；②由溶度积可知，25℃时，铜离子沉淀完全时，溶液中的氢氧根离子浓度为=5×10—8mol/L，则溶液中的氢离子浓度不大于2×10—7mol/L；9．(2022•山东卷，17节选)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]，含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62)=1：1加入Na2CO3脱氟，充分反应后，c(Na+)=_______mol•L1；再分批加入一定量的BaCO3，首先转化为沉淀的离子是_______。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×1064.0×1069.0×1041.0×1010【答案】(2)2.0×102

SO42【解析】(2)精制1中，按物质的量之比n(Na2CO3)：n(SiF62)=1：1加入Na2CO3脱氟，该反应的化学方程式为H2SiF6+Na2CO3=Na2SiF6↓+CO2↑+H2O，充分反应后得到沉淀Na2SiF6，溶液中有饱和的Na2SiF6，且c(Na+)=2c(SiF62)，根据Na2SiF6的溶度积可知Ksp=c2(Na+)•c(SiF62)=4c3(SiF62)，c(SiF62)=mol•L1，因此c(Na+)=2c(SiF62)=2.0×102mol•L1；同时，粗磷酸中还有硫酸钙的饱和溶液，c(Ca2+)=c(SO42)=mol•L1；分批加入一定量的BaCO3，当BaSiF6沉淀开始生成时，c(Ba2+)=mol•L1，当BaSO4沉淀开始生成时，c(Ba2+)=mol•L1，因此，首先转化为沉淀的离子是SO42，然后才是SiF62。题型四沉淀溶解平衡中的除杂和提纯技法导引对离子浓度的要求：化学上通常认为当溶液中的离子浓度小于1×10—5mol/L时，沉淀就达完全10．在1.0mol·L1Co2+溶液中，含有少量Fe3+杂质。问应如何控制pH值，才能达到除去Fe3+杂质的目的?(已知：KSP[Co(OH)2]=1.0×l015，KSP[Fe(OH)3]=8.0×1039)【答案】3.0<pH<6.5【解析】当Fe3+沉淀完全时，此时c(Fe3+)=1×106mol/L，Qc=c(Fe3+)×·c3(OH)≥Ksp[Fe(OH)3]=l×1039，Qc=c(Co2+)×·c2(OH)≤KSP[Co(OH)2]=1.0×l015。，c(H+)

≥1.0×106.5mol/L，则pH≤6.5，所以调节：3.0<pH<6.511．偏钒酸镁在化工“新型材料”光电领域有着重要的用途。以硼泥[主要成分是MgO(52.12%)还有Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质]为原料设计制备偏钒酸镁的生产工艺如图所示：“除杂”过程加入双氧水的目的是________________________________________________(用离子方程式表示)。此过程中使Fe3＋、Al3＋浓度均小于1×10－6mol·L－1，在室温下需调节pH的范围是：__________(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，pH＝9.3时，Mg2＋开始沉淀)。【答案】2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O5＜pH＜9.3【解析】加入双氧水可以把Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。因氢氧化铝的溶解度大于氢氧化铁，根据Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Fe3＋、Al3＋浓度均小于l×10－6mol·L－1时c(OH－)>eq\r(3,\f(10－33,10－6))mol·L－1＝10－9mol·L－1，pH最小值为5，为防止Mg2＋沉淀，控制pH的最大值为9.3，所以pH的范围是5<pH<9.3。12．镓是制作高性能半导体的重要原料。工业上常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知某锌矿渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物，利用该矿渣制镓的工艺流程如下：已知：①镓在元素周期表中位于第四周期ⅢA族，化学性质与铝相似。②lg2＝0.3，lg3＝0.48。③部分物质的Ksp如表所示：物质Zn(OH)2Ga(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp1.6×10－172.7×10－318×10－162.8×10－39(1)加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)_____________________________________________。(2)调pH的目的是____________________________________________________________；室温条件下，若浸出液中各阳离子的浓度均为0.01mol·L－1，当溶液中某种离子浓度小于1×10－5mol·L－1时即认为该离子已完全除去，则pH应调节的范围为____________________。【答案】(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(2)使Fe3＋、Ga3＋沉淀完全而Zn2＋不沉淀5.48<pH<6.6【解析】(1)Fe2＋具有还原性，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应的方程式是：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(2)根据流程中物质转化关系可知调pH的目的是将Fe3＋、Ga3＋转化为氢氧化物沉淀，Zn2＋不能形成Zn(OH)2，从而与Zn2＋分离；Fe(OH)3和Ga(OH)3属于同种类型，Ksp[Ga(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]，Ga3＋完全沉淀时Fe3＋已经完全沉淀，浓度小于1×10－5mol·L－1，c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[Ga(OH)3],c(Ga3＋)))＝eq\r(3,\f(2.7×10－31,1×10－5))mol·L－1＝3×10－9mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(1,3)×10－5mol·L－1＝4×10－8mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(1,4)×10－6mol·L－1，pH＝－lg(eq\f(1,4)×10－6)＝6.6，则pH应调节的范围为5.48<pH<6.6。13．(2023•全国乙卷，27节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×1039，Ksp[Al(OH)3]=1.3×1033，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×1016。(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______mol·L1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是_______。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。【答案】(3)2.8×109Al3+(4)BaSO4、NiS【解析】(3)溶矿完成以后，反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH)=1.0×1010mol·L1，此时体系中含有的c(Fe3+)==2.8×109mol·L1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×105，认为Fe3+已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH)=1.0×107mol·L1，溶液中c(Al3+)=1.3×1012mol·L1，c(Ni2+)=5.5×104mol·L1，c(Al3+)小于1.0×105，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+；(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，此时溶液中发生的离子方程式为BaS+Ni2++SO42=BaSO4↓+NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。题型五沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算技法导引依据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K值越大，转化反应越易进行，转化程度越大(若计算沉淀转化的平衡常数K＜10－5，则沉淀转化反应不能进行；若10－5＜K＜105，则沉淀转化反应为可逆反应，若K>105，则认为沉淀完全转化)已知常温下，ZnS和CuS的Ksp分别为1.6×10－24和6.4×10－36，判断常温下反应：ZnS(s)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋Zn2＋(aq)能否进行该反应的平衡常数K＝eq\f(c（Zn2＋）,c（Cu2＋）)＝eq\f(c（Zn2＋）·c（S2－）,c（Cu2＋）·c（S2－）)＝eq\f(Ksp（ZnS）,Ksp（CuS）)＝eq\f(1.6×10－24,6.4×10－36)＝2.5×1011＞105，故反应能完全转化14．某温度下，溶液中含有I、Cl等离子，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中c(I−)/c(Cl−)为 [已知Ksp(AgCl)=1.8×1010，Ksp(AgI)=8.5×1017]

【答案】4.7×107【解析】当AgCl开始沉淀时，溶液中c(I−)/c(Cl−)=c(I^−)·c(Ag+)/c(Cl−)·c(Ag+)=Ksp(AgI)/Ksp(AgCl)=8.5×10−17/1.8×10−10≈4.7×107。15．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑钨矿的主要成分是FeWO4、MnWO4，还含有少量Si、P、As的化合物。由黑钨矿制备WO3的工艺流程如图：浸出液中的溶质有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4将溶液的pH调至9时，溶液中eq\f(c(PO\o\al(3－,4)),c(AsO\o\al(3－,4)))＝________。(已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2]＝2.0×10－20。)【答案】10－2【解析】已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))＝2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2]＝c3(Mg2＋)·c2(AsOeq\o\al(3－,4))＝2.0×10－20，将溶液的pH调至9时，溶液中eq\f(c(PO\o\al(3－,4)),c(AsO\o\al(3－,4)))＝eq\f(\r(\f(Ksp[Mg3(PO4)2],c3(Mg2＋))),\r(\f(Ksp[Mg3(AsO4)2],c3(Mg2＋))))＝eq\r(\f(2.0×10－24,2.0×10－20))＝10－2。16．(2022•全国乙卷，26节选)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表：难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×1087.4×10141.1×10102.6×109一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因________。(2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是________。【答案】(1)

PbSO4(s)+CO32(aq)=PbCO3(s)+SO42(aq)

反应PbSO4(s)+CO32(aq)=PbCO3(s)+SO42(aq)的平衡常数K==3.4105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3(2)反应BaSO4(s)+CO32(aq)=BaCO3(s)+SO42(aq)的平衡常数K==0.04<<105，反应正向进行的程度有限【解析】(1)“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：PbSO4(s)+CO32(aq)=PbCO3(s)+SO42(aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.41014，Ksp(PbSO4)=2.5108，反应PbSO4(s)+CO32(aq)=PbCO3(s)+SO42(aq)的平衡常数K====≈3.4105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失。(2)反应BaSO4(s)+CO32(aq)=BaCO3(s)+SO42(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。题型六计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时的pH技法导引①根据氢氧化物的Ksp，先计算初始浓度溶液中c(OH－)，再求得溶液的pH②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10－5mol·L－1，依据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH－)，进而求得pH17．已知：部分难溶化合物的相关数据如下表所示：化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值101710171038用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为Fe3+，常温下加碱调节至pH为____________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×105mol·L1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为____________时，锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L1)。若上述过程不加H2O2，后果是____________，原因是________________________。【答案】36无法将Zn2+和Fe2+分离Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近【解析】Fe3+沉淀完全时，c(Fe3+)=105mol·L1，则c(OH)==1011mol·L1，c(H+)=103mol·L1，pH=3。因Ksp[Zn(OH)2]=1017，则c(OH)==108mol·L1，c(H+)=106mol·L1，pH=6。18．用低品铜矿(主要含CuS、FeO)制备Cu2O的一种工艺流程如图：“调pH”后滤液中Fe3+刚好沉淀完全(离子浓度小于1×105mol·L1认为沉淀完全)，此时pH约为__________。[Ksp[Fe(OH)3]=1×1038]

【答案】3【解析】由Ksp[Fe(OH)3]=1×1038=c(Fe3+)×c3(OH)=105×c3(OH)，则c(OH)=1011mol·L1，则pOH=lgc(OH)=lg1011=11，因c(OH)×c(H+)=KW=1014，则c(H+)=103mol·L1，则pH=3。19．(2023•辽宁省选择性考试，16节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含(N、、、、M2+和M)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质NMKsp1037.41014.71014.71010.8(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，M被H2SO5氧化为M，该反应的离子方程式为_______(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为M、_______(填化学式)。(6)“沉镁”中为使M2+沉淀完全(25℃)，需控制pH不低于_______(精确至0.1)。【答案】(3)①M+HSO3+H2O=M②Fe(OH)3(6)11.1【解析】(3)用石灰乳调节pH=4，M被H2SO5氧化为M，该反应的离子方程式为：M+HSO3+H2O=M；氢氧化铁的Ksp=1037.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=105mol/L，Ksp=c(Fe3+)·c3(OH)=1.05×(1010.8)3=10－37.4，c(OH)=1010.8mol/L，根据Kw=1014，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；(6)氢氧化镁的Ksp=1010.8，当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=105mol/L，根据Ksp可计算c(OH)=102.9mol/L，根据Kw=1014，c(H+)=1011.1mol/L，所以溶液的pH=11.1。1．(2024·辽宁省五校联考高三期末节选)(4)已知：室温下，Ksp(NH4VO3)=1.6×10－3，Ksp[(Ca(VO3)2)]=4.0×10－6，，向偏钒酸铵的悬浊液中加入CaCl2，当溶液中c(Ca2＋)=1mol·L－1时，溶液中的c(NH4＋)=。【答案】(4)0.8mol/L【解析】(4)向偏钒酸铵的悬浊液中加入CaCl2，当溶液中c(Ca2＋)=1mol·L－1时，，溶液中的c(NH4＋)=。2．(2024·浙江省普通高中拔尖强基联盟协作体高三联考节选)巫山桃花铁矿是重庆迄今发现的最大铁矿，储量上亿吨，按市场估值在400亿以上。其所含化学成分有Fe2O3、MgO、SiO2和不溶物(不溶物不参与反应)。现模拟用该铁矿来制备高铁酸钠[Na2FeO4]，其流程设计如图：已知：常温下，几种难溶氢氧化物的Ksp难溶物Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2Ksp8×10164×10382×1011(4)常温下，若测得操作1后所得滤液中c(Mg2+)=0.2mol/L，则调pH时的最佳取值范围为。(已知lg2=0.3，当某离子浓度≤105mol/L时可认为其完全沉淀，计算结果保留1位小数)。【答案】(4)【解析】(4)常温下，若测得操作1后所得滤液中c(Mg2+)=0.2mol/L，则调pH时保证Fe3+完全沉淀，Mg2+不沉淀，当离子浓度≤105mol/L时可认为其完全沉淀，当Fe3+完全沉淀时，，Mg2+恰好不沉淀时，，，则调pH时的最佳取值范围为。3．(2024·河南三门峡高三阶段性考试节选)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)的一种流程如图：(3)常温下，先加入氨水调节pH=3，过滤，滤渣主要成分是。(已知：Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031)【答案】(3)Fe(OH)3【解析】(3)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”已除去大量的钛离子。根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031，可以求出余下3种离子沉淀完全(离子浓度小于105mol/L)的pH，发现锰离子沉淀完全时pH约为10，钪离子沉淀完全的pH约为6，而铁离子沉淀完全的pH约为3，所以先加入氨水调节pH=3，过滤，滤渣主要成分是Fe(OH)3。4．(2024·重庆市高三第二次质量检测节选)利用某冶锌工厂的工业废料[除ZnO和少量Fe2O3外，还含有铋(Bi)、锗(Ge)的氧化物]制取几种金属化合物的工业流程如图：已知：①该工艺条件下，，。(3)“浸液1”中约为，则除时应控制pH的范围为(已知：当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。【答案】(3)3＜pH＜5.5【解析】(3)“浸液1”中约为，则使Zn2+不产生沉淀，溶液中c(OH)＜==108.5mol/L，即溶液pH应该＜5.5，要使Fe3+完全沉淀即c(Fe3+)，则溶液中c(OH)＞==1011mol/L，故除时应控制pH的范围为3＜pH＜5.5。5．当离子浓度小于或等于1×10－5mol·L－1时可认为沉淀完全，若要使Cr3＋完全沉淀则要保持c(OH－)≥________。已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31，eq\r(3,63)≈4.0。【答案】14/3≤pH＜8【解析】由流程图中信息知，“调pH”的目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全，而Mn2＋不沉淀，根据Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38可知，Al3＋沉淀完全时Fe3＋已沉淀完全，Al(OH)3恰好完全沉淀时的pH为－lgeq\f(1.0×10－14,\r(3,\f(1.0×10－33,1.0×10－5)))＝eq\f(14,3)，Mn2＋开始沉淀时的pH为－lgeq\f(1.0×10－14,\r(\f(1.8×10－13,0.18)))＝8，所以溶液的pH范围为14/3≤pH＜8。6．在1.0LNa2CO3溶液中溶解0.01molBaSO4，列式计算，Na2CO3溶液的最初浓度不得低于_______mol·L－1(忽略溶液体积变化)[已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9]。【答案】0.46【解析】沉淀转化的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)(aq)＋BaSO4(s)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)。K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cSO\o\al(2－,4)·cBa2＋,cCO\o\al(2－,3)·cBa2＋)＝eq\f(KspBaSO4,KspBaCO3)＝eq\f(1.1×10－10,5.1×10－9)≈0.022，c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),K)＝eq\f(0.01mol·L－1,0.022)≈0.45mol·L－1，Na2CO3溶液的最初浓度：c(Na2CO3)≥(0.01＋0.45)mol·L－1＝0.46mol·L－1。7．汽车尾气中的SO2可用石灰水吸收，生成亚硫酸钙浊液。常温下，测得CaSO3与水形成的浊液pH为9，忽略SOeq\o\al(2－,3)的第二步水解，则Ksp(CaSO3)＝________(保留3位有效数字)。[已知：Ka1(H2SO3)＝1.54×10－2，Ka2(H2SO3)＝1.02×10－7]【答案】1.05×10－6【解析】＝1×10－5mol·L－1。由元素质量守恒知：c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＝1.02×10－3mol·L－1＋1×10－5mol·L－1＝1.03×10－3mol·L－1。则Ksp(CaSO3)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,3))≈1.05×10－6。8．当离子浓度小于或等于1×10－5mol·L－1时可认为沉淀完全，若要使Cr3＋完全沉淀则要保持c(OH－)≥________。[已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31，eq\r(3,63)≈4.0]。【答案】4.0×10－9mol·L－1【解析】由沉淀溶解平衡可知，Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝6.3×10－31，则c3(OH－)＝eq\f(6.3×10－31,1×10－5)＝6.3×10－26＝63×10－27，c(OH－)＝eq\r(3,63×10－27)mol·L－1＝4.0×10－9mol·L－1，即要使Cr3＋完全沉淀则要保持c(OH－)≥4.0×10－9mol·L－1。9．镁－H2O2酸性燃料电池的反应原理为Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O，常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，电解质溶液中所含Mg2＋的物质的量浓度为________mol·L－1。已知常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，当电解质溶液的pH＝6时，________(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀析出。(忽略反应过程中溶液的体积变化)【答案】0.05无【解析】若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中氢离子浓度减小0.1mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.09mol·L－1，由反应Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O，可知Mg2＋的物质的量浓度＝0.045mol·L－1；Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，常温下当溶液pH＝6时，c(OH－)＝10－8mol·L－1，H＋浓度减小0.1mol·L－1－10－6mol·L－1≈0.1mol·L－1，溶液中Mg2＋的浓度约为0.05mol·L－1，则Qc＝c(Mg2＋)×c2(OH－)≈0.05×10－16＝5×10－18<Ksp[Mg(OH)2]，故无氢氧化镁沉淀生成。10．向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中eq\f(cCO\o\al(2－,3),cSO\o\al(2－,4))＝__________[已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10]【答案】24【解析】＝eq\f(KspBaCO3,KspBaSO4)＝eq\f(2.6×10－9,1.1×10－10)≈24。11．在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrOeq\o\al(2－,4)生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________mol·L－1，此时溶液中c(CrOeq\o\al(2－,4))等于________mol·L－1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)【答案】2.0×10－55.0×10－3【解析】根据Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝2.0×10－10，可计算出当溶液中Cl－恰好完全沉淀(即浓度等于1.0×10－5mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5mol·L－1，然后再根据Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))＝2.0×10－12，又可计算出此时溶液中c(CrOeq\o\al(2－,4))＝5.0×10－3mol·L－1。12．我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中镉的排放量不超过0.005mg·L－1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题：(1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp＝__________________(2)一定温度下，CdCO3的Ksp＝4.0×10－12，Cd(OH)2的Ksp＝3.2×10－14，那么它们在水中的溶解量________较大(3)向某含镉废水中加入Na2S，当S2－浓度达到7.9×10－8mol·L－1时，废水中Cd2＋的浓度为________mol·L－1[已知：Ksp(CdS)＝7.9×10－27，Ar(Cd)＝112]，此时是否符合生活饮用水卫生标准？________(填“是”或“否”)【答案】(1)c3(Cd2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))(2)Cd(OH)2(3)1.0×10－19是【解析】(1)磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为Cd3(PO4)2(s)3Cd2＋(aq)＋2POeq\o\al(3－,4)(aq)，Ksp＝c3(Cd2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))。(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，则此时溶液中c(Cd2＋)＝2×10－6mol·L－1，当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2＋(aq)＋2OH－(aq)，则c(Cd2＋)＝2×10－5mol·L－1，据此推出在水中的溶解量较大的是Cd(OH)2。(3)向某含镉废水中加入Na2S，当S2－浓度达到7.9×10－8mol·L－1时，溶液中c(Cd2＋)＝eq\f(KspCdS,cS2－)＝1.0×10－19mol·L－1，则废水中Cd2＋的含量为1.0×10－19×112×103mg·L－1＝1.12×10－14mg·L－1＜0.005mg·L－1，因此符合生活饮用水卫生标准。13．含有Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10－3mol·L－1的Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))。为了使废水的排放达标，进行如下处理：Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))eq\o(→,\s\up7(绿矾、H＋),\s\do5((Ⅰ)))Cr3＋、Fe3＋eq\o(→,\s\up7(石灰水),\s\do5((Ⅱ)))Cr(OH)3、Fe(OH)3(1)该废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O)和H＋，发生反应的离子方程式为_________________________(2)若处理后的废水中残留的c(Fe3＋)＝2.0×10－13mol·L－1，则残留的Cr3＋的浓度为________{已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10－31}【答案】(1)Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(2)3.0×10－6mol·L－1【解析】(1)Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))与Fe2＋发生氧化还原反应，生成Cr3＋、Fe3＋，反应的离子方程式是Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；(2)根据eq\f(c（Cr3＋）,c（Fe3＋）)＝eq\f(Ksp[Cr（OH）3],Ksp[Fe（OH）3])，c(Cr3＋)＝eq\f(Ksp[Cr（OH）3],Ksp[Fe（OH）3])×c(Fe3＋)＝3.0×10－6mol·L－1。14．已知：SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋Ca(OH)2(s)＋2H2O(l)CaSO4·2H2O(s)＋2OH－(aq)。某温度下，KspCa(OH)2]＝5.2×10－6，Ksp(CaSO4)＝1.3×10－4，设SOeq\o\al(2－,4)的初始浓度为bmol·L－1，转化率为a，写出a与b的关系式__________【答案】b＝eq\f(1－a,100a2)【解析】K＝eq\f(c2(OH－),c(SO\o\al(2－,4)))＝eq\f((2ba)2,b－ba)＝eq\f(\f(5.2×10－6,c(Ca2＋)),\f(1.3×10－4,c(Ca2＋)))＝4×10－2，b＝eq\f(1－a,100a2)。15．已知：KspAl(OH)3]＝1×10－33，KspFe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于1×10－6mol·L－1)，需调节溶液pH范围为________【答案】5.0<pH<7.1【解析】n(MnO2)＝eq\f(17.40g,87g·mol－1)＝0.2mol，由题给反应可知，最多氧化0.2molSO2，标准状况下其体积为4.48L。(2)使Al3＋完全除去时c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[Al(OH)3],c(Al3＋)))＝eq\r(3,\f(1×10－33,1×10－6))＝1×10－9(mol·L－1)，此时溶液pH＝5.0；使Fe3＋完全除去时c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[Fe(OH)3],c(Fe3＋)))＝eq\r(3,\f(3×10－39,1×10－6))≈1.4×10－11(mol·L－1)，此时溶液pH≈3.1；而pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀，所以调节溶液的pH范围为5.0<pH<7.1。16．工业通过处理废旧钴酸锂电池正极材料(主要成分为LiCoO2，含少量金属Cu等)回收Co和Li。沉钴，回收Co(OH)2时，向0.100mol·L1CoSO4溶液中滴加NaOH溶液调节pH，pH=7时开始出现Co(OH)2沉淀。继续滴加NaOH溶液至pH=_______时，Co2+沉淀完全[c(Co2+)≤105mol·L1]。

【答案】9【解析】根据题意，pH=7时开始出现Co(OH)2沉淀，可得Ksp=c(Co2+)×c2(OH)=0.1×(107)2=1015；则Co2+沉淀完全时，Ksp=105×c2(OH)=1015，c(OH)=105mol·L1，c(H+)=109mol·L1，故pH=9。17．(2024·福建省龙岩市一级校联盟高三半期联考节选)实验室以含锌废液(主要成分为ZnSO4，还含有少量的)为原料制备ZnCO3·2Zn(OH)2的实验流程如下：(3)常温下“调节”时，试剂可选用；已知溶液中Zn2+物质的量浓度为的的，则的调节范围为。已知：当溶液中离子浓度小于或等于105mol·L1，认为该离子已除尽。【答案】(3)ZnO或Zn(OH)2或ZnCO32.8≤pH<5.5【解析】(3)向“氧化除锰”后的滤液中加入氧化锌或碳酸锌等调节溶液pH，已知溶液中Zn2+物质的量浓度为1.2mol·L1，则Zn2+开始沉淀时c(H+)=，pH=5.5，Fe3+完全沉淀时c(H+)=，pH=lg=2.3+lg3=2.8，则pH的调节范围为2.8≤pH<5.5。18．工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等杂质)制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下：回答下列问题：已知：Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，Ksp(MgF2)＝5.2×10－12，若向溶液c中加入NaF溶液，当Mg2＋恰好沉淀完全即溶液中c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时溶液中c(Ca2＋)最大等于____________________mol·L－1。【答案】0.01(或0.0102)【解析】根据MgF2的Ksp(MgF2)＝c(Mg2＋)·c2(F－)，当Mg2＋恰好沉淀完全时，c(F－)＝eq\r(\f(KspMgF2,cMg2＋))＝eq\r(\f(5.2×10－12,1.0×10－5))mol·L－1＝eq\r(52)×10－4mol·L－1，根据CaF2的Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)，c(Ca2＋)＝eq\f(KspCaF2,c2F－)＝eq\f(5.3×10－9,\r(52)×10－42)mol·L－1＝0.01mol·L－1。19．对废银合金触电材料进行分离回收既可以节约矿物资源，又可以减少环境污染。某废银合金触电材料含Ag、Cu、Sn等，现欲利用以下工艺流程回收其中的金属资源。回答问题：常温下，Cu2＋/Sn4＋混合液中c(Cu2＋)＝0.022mol·L－1，将混合液“加热搅拌”后冷却至室温，再加“尿素”调节溶液的pH范围为_____________。(当溶液中的离子浓度小于10－5mol·L－1时，沉淀完全。已知：Ksp[Sn(OH)4]＝1×10－55；Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)【答案】1.5<pH＜5【解析】进行计算，根据Ksp[Sn(OH)4]＝1×10－55可得，c(OH－)＝1×10－12.5mol·L－1，则c(H＋)＝1×10－1.5mol·L－1，pH＝1.5，为保证Cu2＋(0.022mol·L－1)不沉淀，按c(Cu2＋)＝0.022mol·L－1进行计算，根据Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20可得，c(OH－)＝1×10－9mol·L－1，则c(H＋)＝1×10－5mol·L－1，pH＝5，则pH的取值范围1.5<pH＜5。20．工业上利用β－锂辉矿(LiAlSi2O6和少量MgO、CaCO3杂质)制备金属锂，工艺流程如下：一定温度下，Ksp(CaCO3)＝2.5×10－9，Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3，若反应Ⅱ的溶液中c(Ca2＋)和c(Li＋)均为1.0mol·L－1，则开始滴加稀Na2CO3溶液时，理论上c(COeq\o\al(2－,3))应控制的范围为_____________________________；实际操作中CaCO3和Li2CO3可能同时析出，从而造成Li＋损失，一种改进的工艺是利用草酸钠代替Na2CO3作为沉淀剂，分析使用草酸钠的原因为_________________________________________。【答案】2.5×10－9mol·L－1<c(COeq\o\al(2－,3))≤1.6×10－3mol·L－1草酸钙难溶于水，而草酸锂易溶于水【解析】反应Ⅱ应该控制钙离子沉淀完全而锂离子没有开始沉淀，溶液中c(Ca2＋)和c(Li＋)均为1.0mol·L－1，Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝2.5×10－9，得c(COeq\o\al(2－,3))＝2.5×10－9mol·L－1，Ksp(Li2CO3)＝c2(Li＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝1.6×10－3，得c(COeq\o\al(2－,3))＝1.6×10－3mol·L－1，故理论上c(COeq\o\al(2－,3))应控制的范围为2.5×10－9mol·L－1<c(COeq\o\al(2－,3))≤1.6×10－3mol·L－1；实际操作中CaCO3和Li2CO3可能同时析出，从而造成Li＋损失，一种改进的工艺是利用草酸钠代替Na2CO3作为沉淀剂，因为草酸钙难溶于水，而草酸锂易溶于水；21．碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。放电时总反应为Zn＋2H2O＋2MnO2=Zn(OH)2＋2MnOOH。从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如图所示：“净化”是为了除去浸出液中的Fe2＋，方法是：加入________________(填化学式)溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节pH使Fe3＋沉淀完全。已知浸出液中Mn2＋、Zn2＋的浓度约为0.1mol·L－1，根据下列数据计算，调节pH的合理范围是________至________。(离子浓度小于1×10－5mol·L－1即为沉淀完全)化合物Mn(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10－1310－1610－38【答案】H2O2(或KMnO4)36【解析】可以加入H2O2溶液或KMnO4溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋。欲使Fe3＋沉淀完全，需使c(OH－)>eq\r(3,\a\vs4\al(\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋)))＝eq\r(3,\a\vs4\al(\f(10－38,10－5)))mol·L－1＝10－11mol·L－1，即需pH>3；欲使Zn2＋不沉淀，需使22．磷酸亚铁锂()锂离子电池具有寿命长和高安全性的优点，是新能源汽车的动力电池之一、从废旧的磷酸亚铁锂电池中提取锂、铁等金属材料意义重大。下图是废旧磷酸亚铁锂电池材料(主要成分为，含少量炭黑，有机物和等杂质)回收工艺流程：(5)沉锂过程中，向的溶液中加入Na2CO3固体，是否沉淀完全()，请列式计算说明_______________________。【答案】，故没有沉淀完全【解析】(5)沉锂过程中，向的溶液中加入Na2CO3固体，，==(10.05)mol·L－1，，故没有沉淀完全。故答案为：，故没有沉淀完全；c(OH－)<eq\r(\a\vs4\al(\f(Ksp[ZnOH2],cZn2＋)))＝eq\a\vs4\al(\r(\f(10－17,0.1)))mol·L－1＝10－8mol·L－1，即需pH<6；欲使Mn2＋不沉淀，需使c(OH－)<eq\r(\a\vs4\al(\f(Ksp[MnOH2],cMn2＋)))＝eq\r(\a\vs4\al(\f(10－13,0.1)))mol·L－1＝10－6mol·L－1，即需pH<8，故应该调节pH为3～6。23．二水合磷酸二氢锰具有广泛用途，被用作防锈剂。某化工厂拟用软锰矿(含MnO2及少量FeO、Al2O3和SiO2)为原料生产Mn(H2PO4)2·2H2O，其工艺流程如下所示：试回答下列问题：(4)试剂x为某种钠的正盐，从环保、经济角度，x最好为___________(写化学式)；若c(Mn2＋)=1.0mol·L1，调节pH范围应为___________________(该条件下，Ksp[Al(OH)3]=1.0×1033，Ksp[Mn(OH)2]=1.0×1014)。【答案】Na2CO3【解析】(4)试剂x的作用是调节溶液的PH，时Al3+先沉淀，Mn2+后沉淀，使二者分离，x为某种钠的正盐，从环保、经济角度，x最好为Na2CO3；调节pH范围应满足让Al3+完全沉淀同时Mn2+未沉淀，当Al3+完全沉淀时，Al3+浓度为，此时，所以溶液，当Mn2+开始沉淀是，溶液中，所以溶液，调节溶液。24．工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下：已知：部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp＝－lgKsp)的柱状图如图。回答下列问题：(1)向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3＋、Al3＋完全沉淀，则pH的范围为__________。(保留到小数点后一位。已知：完全沉淀后离子浓度低于1×10－5mol·L－1)(2)常温下，已知Ksp[Mg(OH)2]＝3.2×10－11，Ksp[Fe(OH)3]＝2.7×10－39，若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，所得溶液中金属阳离子的浓度分别为_________mol·L－1、_________mol·L－1。【答案】(1)pH>4.7(2)2×10－41×10－10【解析】(1)根据柱状图分析可知，Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的，那么使Al3＋完全沉淀的pH大于使Fe3＋完全沉淀的pH，Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp,cAl3＋))＝eq\r(3,\f(1×10－33,1×10－5))mol·L－1≈1×10－9.3mol·L－1，c(H＋)＝1×10－4.7mol·L－1，pH＝4.7，即应pH>4.7。(2)将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，即为饱和溶液，溶液中离子浓度满足沉淀溶解平衡方程式中化学计量数关系，所以Mg(OH)2悬浊液中c(Mg2＋)＝eq\f(Ksp[MgOH2],c2OH)，c(OH－)＝2c(Mg2＋)，则c(Mg2＋)＝eq\r(3,\f(Ksp[MgOH2],4))＝eq\r(3,\f(3.2×10－11,4))mol·L－1＝2×10－4mol·L－1；Fe(OH)3中c(Fe3＋)＝eq\f(Ksp[FeOH3],c3OH－)，c(OH－)＝3c(Fe3＋)，则c(Fe3＋)＝eq\r(4,\f(Ksp[FeOH3],27))＝eq\r(4,\f(2.7×10－39,27))mol·L－1＝1×10－10mol·L－1。25．三氧化钨(WO3)常用于制备特种合金、防火材料和防腐涂层。现利用白钨精矿(含80%CaWO4及少量Fe、Zn和Mg等的氧化物)生产WO3，设计了如下工艺流程：已知：①浸出液中钨(W)以[WO3C2O4H2O]2形式存在。②钨酸(H2WO4)难溶于水。③Ksp(CaSO4)=4.9×105，Ksp(CaC2O4)=2.3×109；Ka1(H2C2O4)=5.6×102，Ka2(H2C2O4)=1.6×104。回答下列问题：(6)通过计算说明“浸取”过程形成CaSO4而不能形成CaC2O4的原因：______________________________。【答案】溶液中CaSO4(s)+H2C2O4(aq)⇌CaC2O4(s)+2H+(aq)+SO42(aq)，该平衡的K==，加1mol/L硫酸和0.5mol/L草酸混合溶液后Qc≈，所以在“浸取”时，上述平衡逆向进行，产生得到CaSO4而不是CaC2O4【解析】(6)，，整理二式可得=，溶液中CaSO4(s)+H2C2O4(aq)⇌CaC2O4(s)+2H+(aq)+SO(aq)达到平衡时，该平衡的K==，加1mol/L硫酸和0.5mol/L草酸混合溶液后Qc≈，所以在“浸取”时，上述平衡逆向进行，产生得到CaSO4而不是CaC2O4，故答案为：溶液中CaSO4(s)+H2C2O4(aq)⇌CaC2O4(s)+2H+(aq)+SO42(aq)，该平衡的K==，加1mol/L硫酸和0.5mol/L草酸混合溶液后Qc≈，所以在“浸取”时，上述平衡逆向进行，产生得到CaSO4而不是CaC2O4。26．铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(主要含BeO、CuS，还含少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如图：已知：ⅰ.铍、铝元素化学性质相似；BeCl2熔融时能微弱电离。ⅱ.常温下Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]＝2.1×10－13。常温下，若滤液D中，c(Cu2＋)＝2.2mol·L－1、c(Fe3＋)＝0.008mol·L－1，c(Mn2＋)＝0.21mol·L－1，向其中逐滴加入稀氨水，生成的沉淀F是____________________(填化学式)；为了尽可能多地回收铜，所得滤液G的pH最大为________________________。【答案】Fe(OH)38【解析】根据已知信息ⅱ可知，Cu2＋开始沉淀时，c(OH－)＝eq\r(\a\vs4\al(\f(Ksp[CuOH2],cCu2＋)))＝eq\r(\f(2.2×10－20,2.2))mol·L－1＝1×10－10mol·L－1，Fe3＋开始沉淀时，c(OH－)＝eq\r(3,\a\vs4\al(\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋)))＝eq\r(3,\f(4.0×10－38,0.008))mol·L－1＝eq\r(3,5)×10－12mol·L－1，Mn2＋开始沉淀时，c(OH－)＝eq\r(\a\vs4\al(\f(Ksp[MnOH2],cMn2＋)))＝eq\r(\f(2.1×10－13,0.21))mol·L－1＝1×10－6mol·L－1，则向滤液D中逐滴加入稀氨水，首先沉淀的是Fe3＋，所以产生的沉淀F为Fe(OH)3；滤液E中含有Cu2＋和Mn2＋，Cu2＋开始沉淀时c(OH－)＝1×10－10mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,10－10)mol·L－1＝10－4mol·L－1，pH＝4，为使Cu2＋尽可能多地沉淀，同时不能使Mn2＋沉淀，由前面分析可知，Mn2＋开始沉淀时c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，即pH＝8，故滤液G的pH最大为8。27．氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、油漆涂料等产品的制作中。提纯含SiO2、FeO、MnO、NiO等杂质的氧化锌的工艺流程如下：常温下，若“浸出液”中c(Zn2＋)＝1.0mol/L，“调pH”的范围是________[已知Fe(OH)3、Zn(OH)2、Ni(OH)2的Ksp分别为1.0×10－38、1.0×10－17、1.0×10－16]。【答案】pH<5.5【解析】“调pH”是为了使氧化生成的Fe3＋完全沉淀除去且Zn2＋尚未沉淀，c(Fe3＋)<1.0×10－5mol/L时Fe3＋完全沉淀，由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38，得Fe3＋完全沉淀时，c(OH－)>1.0×10－11mol/L，即c(H＋)<1.0×10－3mol/L，pH>3；Zn2＋尚未沉淀，即c(Zn2＋)·c2(OH－)<1.0×10－17，将c(Zn2＋)＝1.0mol/L代入得c(OH－)<1.0×10－8.5mol/L，即c(H＋)>1.0×10－5.5mol/L，pH<5.5；28．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_______________________(列式计算)。[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]【答案】c2(POeq\o\al(3－,4))＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.69×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀29．为回收利用废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示：已知：①常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.7沉淀完全的pH3.79.79.2②常温下，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11。请回答下列问题：(1)“操作B”的过程是，先在40～50℃加入H2O2，其作用是______________________(用离子方程式表示)；再调pH至3.7～7.7，操作B可除去溶液中的________(填元素名称)元素。(2)操作C可除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－浓度为3.0×10－3mol·L－1，则溶液中eq\f(cCa2＋,cF－)＝______________。【答案】(1)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O铁(2)1.0×10－3【解析】(1)“操作B”的过程是，先在40～50℃加入H2O2，其作用是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；根据表格分析，调pH至3.7～7.7，沉淀为Fe(OH)3，操作B可除去溶液中的铁元素。(2)根据常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10－11可知，当溶液中F－浓度为3.0×10－3mol·L－1时，Ca2＋的浓度为eq\f(2.7×10－11,3×10－32)mol·L－1＝3×10－6mol·L－1，所以溶液中eq\f(cCa2＋,cF－)＝eq\f(3×10－6,3×10－3)＝1.0×10－3。30．(2022·西安调研)金属钒主要用于冶炼特种钢，被誉为“合金的维生素”。工业上常用富钒炉渣