第9章 微课题26 工艺流程中与Ksp有关的计算(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

微课题26　工艺流程中与Ksp有关的计算 1．涉及Ksp的计算类型 (1)Ksp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＝＝＝。 (2)M(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＝。 1．一种用方铅矿（PbS，含少量FeS）和软锰矿（MnO2，含少量铁、锌的氧化物）联合制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下： 已知：(1)PbCl2难溶于冷水，易溶于热水；PbCl2(s)＋2Cl－(aq)⥫⥬PbCl(aq)　ΔH>0 (2)25 ℃时，部分难溶物的Ksp 物质 FeS ZnS MnS PbS PbCl2 PbSO4 Ksp 6.0× 10-18 1.2× 10-23 2× 10-13 8× 10-28 1.6× 10-5 1.6× 10-8 回答下列问题： (1)“浸取”中，加入饱和NaCl溶液的作用是　　　　　　 　。 (2)滤液X中的金属阳离子主要有Mn2+、Zn2+、Pb2+、Fe2+。加入Na2S调pH时，杂质离子的沉淀顺序是　　　　　　　 　。 (3)“转化”环节中，当溶液中c（SO）＝9.0×10-3mol·L-1时，c(Cl－)＝　　　　　　　　mol/L。流程中，可循环利用的物质是　　　　（填化学式）。 答案　(1)增大Cl－浓度，促进PbCl2(s)＋2Cl―(aq)⥫⥬PbCl(aq)正向移动，生成 PbCl，减少矿物表面PbCl2的堆积，提高浸出率　(2)Pb2+、Zn2+、Fe2+　(3)　3　HCl 解析　(1)根据分析及题目信息，PbCl2难溶于冷水，易溶于热水，且存在平衡PbCl2(s)＋2Cl－(aq)⥫⥬PbCl(aq) ΔH>0，则“浸取”中，加入饱和NaCl溶液的作用是：增大Cl－浓度，促进PbCl2(s)＋2Cl―(aq)⥫⥬PbCl(aq)正向移动，生成 PbCl，减少矿物表面PbCl2的堆积，提高浸出率。(2)根据分析及题目中25 ℃时，部分难溶物的Ksp，加入硫化钠溶液调pH时， Pb2+、Zn2+、Fe2+依次沉淀，生成对应硫化物。(3)“转化”环节中，发生反应PbCl2(s)＋SO(aq)⥫⥬PbSO4(s)＋2Cl－(aq)，当溶液中c（SO）＝9.0×10-3mol·L-1时，c(Pb2+)＝mol·L-1，则c(Cl－)＝＝3 mol·L-1。“转化”环节中，生成了HCl，根据流程及分析，HCl可循环利用。 2．高纯氯化锰(MnCl2)在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉（含磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等）制备高纯氯化锰的工艺流程如图所示（部分操作和条件略）。 已知：生成氢氧化物沉淀的pH： Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 开始沉淀时 6.3 1.5 8.1 6.5 完全沉淀时 8.3 2.8 10.1 8.5 注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1；当离子的浓度小于等于10-5 mol·L-1时沉淀完全。 回答下列问题： (1)将粗锰粉磨碎的目的是　　　　 　。 (2)步骤1和步骤2除去了磷酸盐和硅酸盐。非金属性P 　　　　 　Si（填“大于”或“小于”），从原子结构角度解释非金属性不同的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)所得滤液甲中的金属离子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等，且Pb2+不被H2O2氧化。加入H2O2目的是 　　　　　　　　　　　　 　。（用离子方程式表示）。步骤4加入MnCO3得到沉淀的主要成分是　　　　　　　　　　　。 (4)已知PbS的Ksp＝8×10-28，MnS的Ksp＝2×10-10。步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式是　　　　　　　　　 　，为了保证Pb2+除尽，控制溶液中S2-浓度范围是 　　　　 　　　。（假设溶液中Mn2+、Pb2+的浓度是0.1 mol·L-1） 答案　(1)增大接触面积，加快反应速率　(2)大于　P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强　(3)2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O　Fe(OH)3　(4)Pb2+＋H2S===PbS↓＋2H＋　8×10-23 mol/L<c(S2-)<2×10-9 mol/L 解析　粗锰粉磨碎，将粗锰粉加入盐酸中充分反应，可与铁反应生成亚铁离子，再加入NaOH溶液调节pH＝6，过滤，可除去磷酸盐、硅酸盐，向所得滤液中加入H2O2酸性溶液，可氧化亚铁离子生成铁离子，充分反应后加入MnCO3调节pH＝3，过滤，可除去铁离子，生成了氢氧化铁沉淀，向所得滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，可生成硫化铅和硫化锌沉淀，冷却后过滤，滤液含有氯化锰，浓缩、结晶、分离、干燥，得到产品氯化锰固体，据此分析回答问题。(1)将粗锰粉磨碎的目的是：增大接触面积，加快反应速率；(2)P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强H3PO4>H2SiO3，则得非金属性：P>Si；(3)通过分析可知，过氧化氢的作用是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，便于调节pH将其转化为Fe(OH)3沉淀除去，反应的离子方程式为：2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O，通过分析可知加入MnCO3相关反应的离子方程式为：MnCO3＋2H＋===Mn2+＋H2O＋CO2↑，Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋，作用为调节溶液的pH以便于Fe3+沉淀； (4)已知PbS的Ksp＝3×10-28，MnS的Ksp＝2×10-10，步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式为：Pb2+＋H2S===PbS↓＋2H＋，为了保证Pb2+除尽，Ksp＝c(Pb2+)×c(S2-)＝8×10-28，c(S2-)＝mol/L＝8×10-23mol/L，Ksp＝c(Mn2+)×c(S2-)＝2×10-10，c(S2-)＝mol/L＝2×10-9mol/L，控制溶液中S2-浓度范围是：8×10-23 mol/L<c(S2-)<2×10-9 mol/L。 学科网（北京）股份有限公司 $$