2025届高三化学二轮复习 讲义　　工艺流程中与Ksp有关的计算

工艺流程中与Ksp有关的计算 1.涉及Ksp的计算类型 ①Ksp的基本计算及沉淀是否生成判断。 ②沉淀先后判断。 ③沉淀转化反应平衡常数与Ksp定量关系。 ④金属阳离子沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算。 2.常见定量关系 ①多元难溶弱碱阳离子的水解常数Kh与弱碱的Ksp的关系，(以Fe3＋为例) Fe3＋(aq)＋3H2O(l) Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) Kh＝＝＝。 ②M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系，M(OH)n(s) Mn＋(aq)＋nOH－(aq) Ksp＝c(Mn＋)·cn(OH－)＝·cn(OH－)＝＝。 ③沉淀转化常数K与Ksp的关系，如 3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq) 2Fe(OH)3(s)＋3Mg2＋(aq)的K＝。 1.(2023·南通通州区4月月考) 室温下，一种以FeSO4溶液、NH4HCO3溶液和氨水为原料制取FeCO3的流程如下图所示：已知室温时Ka1(H2CO3)＝4.2×10－7、Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11、K(NH3·H2O)＝1.8×10－5。忽略溶液混合时体积变化。下列说法正确的是(　　) A.10 mL 0.1 mol·L－1 NH4HCO3与0.1 mol·L－1 NH3·H2O的混合溶液中存在：c(NH)<c(HCO)＋2c(CO) B.反应的离子方程式为Fe2＋＋HCO＋OH－===FeCO3↓＋H2O C.过滤所得滤液中存在c(SO)＝2c(NH)＋2c(NH3·H2O) D.Ksp(FeCO3)<2.5×10－3 2.(2023·南京考前模拟)草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料，实验室可通过如图反应制取： 已知室温时：Ka1(H2C2O4)＝5.6×10－2、Ka2(H2C2O4)＝1.5×10－4、Ksp(FeC2O4)＝2.1×10－7。 下列说法正确的是(　　) A.酸化、溶解后的溶液中存在：2c(Fe2＋)＋c(H＋)＜c(NH)＋c(OH－) B.室温下，0.10 mol·L－1NaHC2O4溶液中存在：c(C2O)＜c(H2C2O4) C.向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色，反应的离子方程式为5C2O＋2MnO＋8H2O===10CO2↑＋2Mn2＋＋16OH－ D.室温时反应Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4＋2H＋的平衡常数K＝40 3.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)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2 开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.7 沉淀完全的pH 3.7 9.7 9.2 ②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3.0×10－3 mol·L－1，则溶液中＝________。 工艺流程中与Ksp有关的计算 培优专练 1.D　[A.10 mL 0.1 mol·L-1 NH4HCO3与0.1 mol·L-1 NH3·H2O的混合溶液中存在碳酸铵，根据H2CO3和NH3·H2O的电离平衡常数计算CO和NH 水解平衡常数分析，CO水解程度大于NH 水解程度，故碳酸铵溶液显碱性，根据电荷守恒分析c(NH)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH-)，且c(H＋)<c(OH-)，c(NH)>c(HCO)＋2c(CO)，A错误；B.反应中NH3·H2O为弱碱不能拆成氢氧根离子形式，B错误；C.过滤所得滤液含有硫酸铵，根据元素质量守恒分析，有2c(SO)＝c(NH)＋c(NH3·H2O)，C错误；D.溶液混合后Fe2＋浓度为0.05 mol/L，CO浓度为0.05 mol/L，二者反应生成碳酸亚铁沉淀，说明Ksp(FeCO3)<0.05×0.05即Ksp(FeCO3)<2.5×10-3，D正确。] 2.D　[A.酸化、溶解后的溶液中存在电荷守恒2c(Fe2＋)＋c(H＋)＋c(NH)＝2c(SO)＋c(OH-)，c(SO)>c(NH)，前者加上后者的两倍得到2c(Fe2＋)＋c(H＋)＞c(NH)＋c(OH-)，故A错误；B.室温下，0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中，Ka2(H2C2O4)＝1.5×10-4>，说明电离程度大于水解程度，则存在：c(H2C2O4)＜c(C2O)，故B错误；C.向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色，溶液显酸性，不存在生成氢氧根，反应的离子方程式为5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8 H2O，故C错误；D.室温时反应Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4＋2H＋的平衡常数K＝＝ ＝ ＝＝40，故D正确。] 3.(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3.0×10-3 mol·L-1时，Ca2＋的浓度为 mol·L-1＝3×10-6 mol·L-1，所以溶液中＝＝1.0×10-3。 集训真题　走进高考 1.C　[A.0.1 mol·L-1 NaF溶液中存在电荷守恒：c(OH-)＋c(F-)＝c(Na＋)＋c(H＋)，A错误；B.“除镁”得到的上层清液中为MgF2的饱和溶液，有Ksp (MgF2)＝c(Mg2＋)·c2(F-)，故c(Mg2＋)＝，B错误；C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中存在质子守恒：c(CO)＋c(OH-)＝c(H＋)＋c(H2CO3)，故c(CO)＝c(H＋)＋c(H2CO3)-c(OH-)，C正确；D.“沉锰”后的滤液中还存在F-、SO等离子，故电荷守恒中应增加其他离子使等式成立，D错误。] 2.C　[根据图像，由(1.7，5)可得到Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(1×10-5)2×1×10-1.7＝10-11.7，由(4.8，5)可得到AgCl的溶度积Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl-)＝1×10-5×1×10-4.8＝10-9.8，据此数据计算各选项结果。A.假设a点坐标为(4，6.5)，此时分别计算反应的浓度商Q得，Q(AgCl)＝10-10.5，Q(Ag2CrO4)＝10-17，二者的浓度商均小于其对应的溶度积Ksp，二者均不会生成沉淀，A错误；B.b点时，c(Cl-)＝c(CrO)，但是Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2CrO4)表达式不同，计算出的Ksp不同，B错误；C.该反应的平衡常数表达式为K＝，将表达式转化为与两种难溶物的溶度积有关的式子得K＝＝＝＝＝1×107.9，C正确；D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3，开始沉淀时所需要的c(Ag＋)分别为10-8.8和10-5.35，说明此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低，在这种情况下，先沉淀的是AgCl，D错误。] 3.D　[已知H2S饱和溶液中随着pH的增大，H2S的浓度逐渐减小，HS-的浓度增大，S2-浓度逐渐增大，则有-lgc(HS-)和-lg(S2-)随着pH增大而减小，且相同pH时，HS-浓度大于S2-，即-lgc(HS-)小于-lg(S2-)，则Ni2＋和Cd2＋浓度逐渐减小，且Ksp(NiS)>Ksp(CdS)，即当c(S2-)相同时，c(Ni2＋)＞c(Cd2＋)，则-lgc(Ni2＋)和-lg(Cd2＋)随着pH增大而增大，且有-lgc(Ni2＋)小于-lg(Cd2＋)，由此可知曲线①代表Cd2＋、②代表Ni2＋、③代表S2-，④代表HS-，据此分析结合图像各点数据进行解题。A.由分析可知，曲线①代表Cd2＋、③代表S2-，由图示曲线①③交点可知，此时c(Cd2＋)＝c(S2-)＝10-13 mol/L，则有Ksp(CdS)＝c(Cd2＋)·c(S2-)＝10-13×10-13＝10-26，A错误；B.由分析可知，③为pH与-lgc(S2-)的关系曲线，B错误；C.由分析可知，曲线④代表HS-，由图示曲线④两点坐标可知，此时c(H＋)＝10-1.6 mol/L时，c(HS-)＝10-6.5 mol/L，Ka1(H2S)＝＝＝10-7.1或者当c(H＋)＝10-4.2 mol/L时，c(HS-)＝10-3.9 mol/L，Ka1(H2S)＝＝＝10-7.1，C错误；D.已知Ka1·Ka2＝×＝，由曲线③两点坐标可知，当c(H＋)＝10-4.9 mol/L时，c(S2-)＝10-13 mol/L，或者当c(H＋)＝10-6.8 mol/L时，c(S2-)＝10-9.2 mol/L，故有Ka1·Ka2＝＝ ＝＝10-21.8，结合C项分析可知，Ka1＝10-7.1可知Ka2(H2S)＝10-14.7，D正确。] 4.(1)＋2　(2)增大反应物的接触面积加快反应速率，提高浸取率 SiO2　(3)(NH4)2SO4 (4)BeO＋Cl2＋CCO＋BeCl2　(5)10 解析　(1)按照正负化合价代数和为0，Be的化合价为＋2价；(2)粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快浸取速率，提高浸取率；残渣的成分是不溶于酸的SiO2；(3)最后的滤液中的硫酸铵可以在除铝步骤中循环利用；(4)BeO、Cl2与足量C在600～800 ℃生成BeCl2同时生成CO，化学方程式为BeO＋Cl2＋CCO＋BeCl2；(5)设Be(OH)2的溶度积常数为Ksp，Ksp＝c(Be2＋)×c2(OH-)，c(Be2＋)＝，当pH＝8.0时，c(OH-)＝10-6 mol/L，铍损失浓度为c(Be2＋)＝ mol/L，当pH＝8.5时，c(OH-)＝10-5.5 mol/L，铍损失浓度为c(Be2＋)＝ mol/L，损失降低至原来的10%。 学科网（北京）股份有限公司 $$