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1专题6Ksp专练1．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：（1）若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，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，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成______________（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。【答案】Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43-)=mol·L−1=1.3×10–17mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀【解析】（1）Ksp[FePO4]=c(Fe3+)×c(PO43-)=1.3×10-2，则c(PO43-)＝＝1.3×10-17mol/L，Qc[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.69×10-40＜1.0×10—34，则无沉淀。2．碳酸钠是一种重要的化工原料，主要采用氨碱法生产。回答下列问题：（1）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=_____________。已知Ksp(BaCO3)=2.6×10−9，Ksp(BaSO4)=1.1×10−10。【答案】24【解析】（1）在同一个溶液中，c(Ba2＋)相同，依据溶度积的数学表达式，则有=24。3．酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：2溶解度/（g/100g水）化合物Zn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题：（1）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后果是，原因是。【答案】（1）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和Fe2＋分离不开；Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近【解析】（1）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为10—5mol/L，则溶液中氢氧根的浓度＝，所以氢离子浓度是2×10—3mol/L，pH＝2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2＋浓度为0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为＝＝10—8mol/L，氢离子浓度是10—6mol/L，pH＝6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2＋和Fe2＋。4．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：（1）上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：_____________，已知Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17。【答案】（1）4.7×10-7；3【解析】（1）体系中既有氯化银又有碘化银时，存在沉淀转化平衡：AgI(s)+Cl－AgCl(s)+I－。分子、分母同时乘以，有：，将Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17代入得：。5．研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。（1）25℃，在0.10mol·L-1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2-)关系如图（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）。①pH=13时，溶液中的c(H2S)+c(HS-)=mol·L-1.②某溶液含0.020mol·L-1Mn2+、0.10mol·L-1H2S，当溶液pH=时，Mn2+开始沉淀。[已知：Ksp(MnS)=2.8×10-13]【答案】（1）①0.043；②5。【解析】①根据图像可知，在pH=13时，c(S2-)=5.7×10-2mol/L，在0.10mol·L-1H2S溶液中，根据S元素守恒可知：c(S2-)+c(H2S)+c(HS-)=0.1mol/L，而c(S2-)=5.7×10-2mol/L，因此c(H2S)+c(HS-)=0.1mol/L-5.7×10-2mol/L=0.043mol/L。②由于Ksp(MnS)=2.8×10-23，在某溶液c(Mn2+)=0.020mol·L-1，则开始形成沉淀需要的S2-的浓度是c(S2-)=Ksp(MnS)÷c(Mn2+)=2.8×10-13÷0.020mol/L=1.4×10-11mol/L，根据图像中c(S2-)与溶液的pH关系可知，此时溶液pH=5，Mn2+开始形成沉淀。6．合金是建筑航空母舰的主体材料。（1）航母螺旋浆主要用铜合金制造。4①80.0gCu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀39.0，则合金中Cu的质量分数为。②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有。【答案】（1）①83.1%②Al、Ni【解析】（1）①白色沉淀为Al(OH)3,可得Cu的质量分数为：(80.0g-27g•mol‾1×39.0g/78g•mol‾1)/80.0g×100%=83.1%②根据题目所给图可以看出，Al3+在pH=3.4时开始转化为沉淀，说明合金中含Al，在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，说明pH7.0到8.0范围内生成沉淀，根据图可以看出Ni2+在这个范围内转化为沉淀，说明合金中含Ni。7．二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的________（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-，其原因是___________（已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10-10Ksp(BaCO3)=5.1×10-9）【答案】（1）①BaCl2BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量CO32－时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其它合理答案)【解析】5（1）①在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl2，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na2CO3除去。根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)。8．废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：（1）已知pH11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3＋1.13.2Fe2＋5.88.8Zn2＋5.98.9实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①_______；②________；③过滤；④___________；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。【答案】向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH5.9)，使Fe3＋沉淀完全向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全【解析】向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH5.9)，使Fe3＋沉淀完全向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全9．锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、FeO、A12O3、SiO2等杂质)为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。6(1)已知：室温下，Ksp[A1(OH)3]=1×10-33，Ksp[Fe(OH)3]=l×10-39，pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂时(室温)除去MnSO4液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×l0-6mol/L)，需调节溶液pH范围为_______。【答案】5.0pH7.1【解析】(1)除杂时显然只能除去Fe3+和Al3+，不能损失Mn2+，由题意可知，室温下，pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，氢氧化铝完全变成沉淀时的Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)·c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6mol/L，解得： c(OH-)=1×10-9mol/L，则溶液c(H+) =l×10-5mol/L，则pH=5；同理Fe(OH)3完全变成沉淀时，Ksp[Fe(OH)3]=l×10-39=c(Fe3+)·c3(OH-)，c(Fe3+)=1×10-6mol/L，解得： c(OH-)=1×10-11mol/L，c(H+) =l×10-3mol/L，则pH约为3，故pH范围是：5.0pH7.1。10．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____。【答案】2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O铁1.0×10-37【解析】（1）“操作B”的过程是，先在40~50℃加入H2O2，其作用是使溶液中的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，沉淀有Fe(OH)3和Fe(OH)2，操作B可除去溶液中的铁元素，故答案为：2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O；铁。（2）根据常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11可知，溶液中F-浓度为3×10-3 mol•L-1，则Ca2+的浓度为2.7×10−11/（3×10−3）2=3×10-6 mol/L，所以则溶液中