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[高效作业29] 沉淀溶解平衡(见学生用书P403)
新教材 夯基固本
1.大气中CO2含量的增多除了导致地球表面温度升高外,还会影响海洋生态环境。某研究小组在实验室测得不同温度下(T1,T2)海水中CO浓度与模拟空气中CO2浓度的关系曲线。已知,海水中存在平衡:CO2(aq)+CO(aq)+H2O(aq)⥫⥬2HCO(aq)。下列说法不正确的是( C )
A.T1>T2
B.海水温度一定时,大气中CO2浓度增加,海水中溶解的CO2随之增大,CO浓度降低
C.当大气中CO2浓度确定时,海水温度越高,CO浓度越低
D.大气中CO2含量增加时,海水中的珊瑚礁将逐渐溶解
【解析】升高温度可以使HCO分解,反应CO2+CO+H2O⥫⥬2HCO逆向移动,海水中的CO浓度增加;当模拟空气中CO2浓度一定时,T1温度下的海水中CO浓度更高,所以T1温度更高,A项正确;假设海水温度为T1,观察图像可知,随着模拟空气中CO2浓度的增加,海水中的CO浓度减小,这是因为更多的CO2溶解在海水中导致反应CO2+CO+H2O⥫⥬2HCO正向移动,从而使CO浓度减小,B项正确;结合上述分析可知,大气中CO2浓度一定时,温度越高,海水中的CO浓度也越大,C项错误;结合B项分析可知,大气中的CO2含量增加,会导致海水中的CO浓度减小,珊瑚礁的主要成分是CaCO3,CaCO3的溶解平衡:CaCO3(s)⥫⥬Ca2+(aq)+CO(aq),若海水中的CO浓度减小会导致珊瑚礁中CaCO3的溶解平衡正向移动,珊瑚礁会逐渐溶解,D项正确。
2.[2023·平湖中学月考]实验室以含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料,制备NixOy和CoCO3的工艺流程如图所示。
已知:25 ℃时,Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15。
下列说法正确的是( D )
A.滤渣Ⅰ中只含有BaSO4
B.“氧化”“调pH”时均需加过量的试剂
C.“萃取”时,待下层液体从分液漏斗下口流出后,上层液体再从下口放出
D.“沉钴”开始时,若溶液中的c(Co2+ )=0.02 mol/L,为防止生成Co(OH)2,应控制溶液pH<7.5
【解析】由流程可知,含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)中加入稀硫酸酸浸,过滤分离出滤渣Ⅰ为SiO2、BaSO4,滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4,加入氧化剂H2O2氧化FeSO4,加入Na2CO3调节pH使Fe2(SO4)3转化为含铁元素沉淀过滤除去,再加入有机萃取剂,振荡、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液,向含有CoSO4的溶液中加入碳酸氢钠,使Co2+转化为CoCO3沉淀,离子方程式为2HCO+Co2+===CoCO3↓+CO2↑+H2O,过滤、洗涤、干燥得到CoCO3;含NiSO4的有机层反萃取得到NiSO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiSO4·6H2O晶体,煅烧生成NixOy,以此来解答。二氧化硅不溶于稀硫酸,结合分析可知,“滤渣1”的主要成分是SiO2、BaSO4,A错误;“调pH”过程中,Na2CO3不能过量,否则Co2+和Ni2+能与碳酸根离子反应生成沉淀而损失,B错误;萃取时,待下层液体从分液漏斗下口流出后,上层液体再从上口倒出,C错误;当恰好生成Co(OH)2时,c(OH-)== mol/L=1×10-6.5 mol/L,常温下c(H+)= mol/L==1×10-7.5 mol/L,即pH=7.5,则为了防止沉钴时生成Co(OH)2,常温下应控制溶液pH<7.5,D正确。
3.硫酸钙是烧水的锅炉垢的主要成分,由于导热性能差,锅炉垢极易引起锅炉爆炸事故,所以需要定期进行处理,通常处理方法为先用碳酸钠溶液浸泡,再用稀盐酸或醋酸处理。已知:T ℃时,CaSO4的Ksp=9.2×10-6,CaCO3的Ksp=2.8×10-9,CaCO3和CaSO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中错误的是( D )
A.水垢处理过程中,加入稀盐酸时主要离子反应为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
B.M和N分别代表CaCO3和CaSO4的沉淀溶解平衡曲线
C.图中x=7×10-6
D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉垢,可实现图中a点到b点的转化
【解析】水垢处理过程中,先通过碳酸钠溶液浸泡将CaSO4转化为CaCO3,再用稀盐酸处理,盐酸主要与CaCO3反应,A选项正确;由Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4)可知,M和N分别代表CaCO3和CaSO4的沉淀溶解平衡曲线,B选项正确;a点Ksp(CaCO3)=4×10-4·x,解得x=7×10-6,C选项正确;用碳酸钠溶液