3.4.5 离子反应在化工流程中的应用 练习 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

第3章　离子反应在化工流程中的应用练习 一、选择题 每小题只有一个选项符合题意 1.(2025·广州高质检考)四水合磷酸锌[Zn3·4H2O]难溶于水，是一种性能优良的绿色环保防锈颜料。实验室以锌灰(含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)为原料制备Zn3·4H2O的流程如下： 已知：Ksp(ZnS)=1.6×10-24 mol2·L-2，Ksp(CuS)=6.4×10-36 mol2·L-2。 下列说法错误的是(　　) A.滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2 B.步骤Ⅰ中，调节溶液的pH约为5后加KMnO4溶液反应的离子方程式为+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ C.若试剂a为ZnS，反应ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s)的K=2.5×1011 D.沉锌后的母液中可回收利用的物质有K2SO4、(NH4)2SO4 2.某含锰废水中主要含有MnSO4，另含H+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Al3+等，某同学为了回收Mn单质设计如下工艺流程，下列说法不正确的是(　　) 已知25 ℃时，Ksp(CaF2)=1.5×10-10 mol3·L-3、Ksp(MgF2)=7.5×10-11 mol3·L-3。 A.滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3 B.除钙镁步骤中，当Ca2+、Mg2+沉淀完全时，溶液中=2 C.滤液4主要含(NH4)2CO3 D.反应①中Si可用铝替代 3.(2024·湖南，11)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下： 已知：①H3PO4的电离常数：K1=6.9×10-3 mol·L-1，K2=6.2×10-8 mol·L-1，K3=4.8×10-13 mol·L-1； ②Na2HPO4·12H2O易风化。下列说法错误的是(　　) A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液 B. “调pH”工序中X为NaOH或H3PO4 C. “结晶”工序中溶液显酸性 D. “干燥”工序需在低温下进行 4.(2024·河南焦作高二期末)某小组同学用以下流程去除粗盐水中的S、Ca2+、Mg2+，获得了精制盐水。 已知：ⅰ.部分难溶电解质的Ksp如表 物质 BaSO4 BaCO3 CaCO3 Mg(OH)2 Ksp(25 ℃) 1.1×10-10mol2·L-2 2.6×10-9mol2·L-2 3.4×10-9mol2·L-2 5.6×10-12mol3·L-3 ⅱ.粗盐水中c(S)>c(Ca2+) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①发生的反应为BaCO3+S===BaSO4+C B.步骤②中，当溶液pH=11时，Mg2+已沉淀完全(即浓度小于10-5 mol·L-1) C.步骤③得到的滤渣中除泥沙外，还有BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3等物质 D.步骤④中用稀盐酸调节溶液pH为中性或微酸性，以除去OH-、C 2、 选择题 每小题只有一个或两个选项符合题意 5.化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。 已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)； ②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，SO4)=1.4×10-5 mol3·L-3； ③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L-1；离子浓度小于1×10-5mol·L-1时，认为不含该离子。 下列说法错误的是(　　) A.“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸 B.“水吸收”过程得到的溶液呈中性 C.在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管 D.“浸出液”中的溶质成分一定不含Ag+和 6.一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下，用0.1 mol·L-1NaOH溶液吸收SO2，若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发可忽略，溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c()。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.29×10-2 mol·L-1、Ka2=6.24×10-8 mol·L-1。下列说法正确的是(　　) A.“吸收”应在较高的温度下进行 B.“吸收”所得溶液中：c(Na+)+c(H+)=c()+c()+c(OH-) C.若“吸收”所得c总=0.1 mol·L-1溶液中：c(S)>c(H2SO3) D.“氧化”调节溶液pH约为5，主要发生反应：+O2===2S+2H+ 三、填空题 7.以铁镍合金(含少量铜)为原料，生产电极材料LiNiO2的部分工艺流程如图所示： 已知：①表中列出了几种金属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1.0 mol·L-1计算)： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 1.1 5.8 4.6 6.7 完全沉淀的pH 3.2 8.8 7.4 9.5 ②Ksp[Fe(OH)3]=5×10-38 mol4·L-4； ③本工艺环境下KMnO4溶液不与Ni2+发生反应。 (1)LiNiO2中Ni的化合价为　　　　。  (2)“酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70~80 ℃的原因是　　　 　　　　。  (3)“除铁”时加入适量KMnO4溶液并调节溶液pH的目的是除去铁元素，同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出“除铁”步骤的离子方程式：　　　 　　　　，  常温下此体系中Fe3+残留最大浓度为　　　　 mol·L-1。  (4)“除铜”时不能通过调节溶液的pH来除去溶液中的Cu2+，理由是　　　　　　　　　　　。  (5)“沉镍”时得到碳酸镍(NiCO3)沉淀。在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得LiNiO2，该反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　　　。  8.(2024·山东临沂期中)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品的工艺流程如图1所示。 已知：浸出液中含有的阳离子主要有H+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Mg2+。 回答下列问题： (1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为　　　　　　　　　　　　　。  (2)溶液中lgc(X)(X表示Fe3+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mg2+、Ca2+)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10-5mol·L-1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是　　　　　　　　　　　　　　，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为　　　　。  (3)用MgO调滤液1的pH为9.1时，得到的Co(OH)2粗品中含有的主要杂质为　　　　　　，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1，则Ksp[Mg(OH)2]=　　　　 mol3·L-3。  9.二草酸合铜酸钾是一种重要的化工原料，微溶于冷水、酒精，可溶于热水。已知CuO+2KHC2O4===K2[Cu]+H2O，实验室制备二草酸合铜酸钾晶体{K2[Cu]·2H2O}可采用下列步骤： 回答下列问题： (1)CuSO4溶液显酸性的原因是　　　 　　　　(用离子方程式表示)。  (2)在常温下，胆矾溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，当所得溶液的pH=7时，则溶液中c(Cu2+)=　　　　　　　{已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20 mol3·L-3}。  (3)已知H2C2O4的电离平衡常数：Ka1=5.6×10-2 mol·L-1、Ka2=1.5×10-4 mol·L-1，则KHC2O4溶液显　　　　(填“酸性”或“碱性”)。  (4)操作④后得到的晶体需用少量酒精洗涤，其目的是　　　　。  (5)过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、　　　　　。  (6)原料H2C2O4纯度的测定 已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。称取一定量的H2C2O4试样，配制成250 mL溶液，取试样溶液25.00 mL，用a mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定，消耗酸性KMnO4标准溶液b mL(假设杂质不与酸性KMnO4溶液反应)。 ①滴定前，盛装酸性KMnO4标准溶液的仪器在排气泡时，应选择图中的　　　　　　(填字母)。  ②滴定终点的现象为　　　　　　。  10.钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以含钴废料(含Co2O3和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。 已知：萃取时发生的反应为Co2++n(HA)2CoA2·(n-1)(HA)2+2H+。 (1)除Fe、Al：先加入NaClO3溶液，再加入Na2CO3溶液调节pH。写出NaClO3氧化Fe2+的离子方程式：　　　　 　　　　 　　　　。  (2)除Ca、Mg：当某离子浓度c≤1×10-6 mol·L-1时，认为该离子已除尽。 ①为使Ca2+、Mg2+除尽，必须保持溶液中c(F-)≥　　　　mol·L-1。  ②若调节溶液的pH偏低，将会导致Ca2+、Mg2+沉淀不完全，其原因是　　　 　　　　。  [Ksp(CaF2)=1.0×10-10 mol3·L-3，Ksp(MgF2)=7.4×10-11 mol3·L-3，Ka(HF)=3.5×10-4 mol·L-1] (3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2+萃取率随pH的变化如图所示。向萃取所得有机相中加入H2SO4，反萃取得到水相。 ①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②Co2+萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是　　　 　　　　。  11.废旧铅酸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 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp/(mol2·L-2) 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9 一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 回答下列问题： (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　　　 　。  (3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。 (ⅰ)能被H2O2氧化的离子是　　　　；  (ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为　　　 　　；  (ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是　　　　。  (4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是　　　　　。  (5)“沉铅”的滤液中，金属离子有　　　　　。  ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章　离子反应在化工流程中的应用练习 一、选择题 每小题只有一个选项符合题意 1.(2025·广州高质检考)四水合磷酸锌[Zn3·4H2O]难溶于水，是一种性能优良的绿色环保防锈颜料。实验室以锌灰(含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)为原料制备Zn3·4H2O的流程如下： 已知：Ksp(ZnS)=1.6×10-24 mol2·L-2，Ksp(CuS)=6.4×10-36 mol2·L-2。 下列说法错误的是(　　) A.滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2 B.步骤Ⅰ中，调节溶液的pH约为5后加KMnO4溶液反应的离子方程式为+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ C.若试剂a为ZnS，反应ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s)的K=2.5×1011 D.沉锌后的母液中可回收利用的物质有K2SO4、(NH4)2SO4 答案　A 解析　原料锌灰(含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)中，SiO2不与酸反应，PbO与硫酸反应转化为难溶的PbSO4，其余完全变成相应的硫酸盐进入溶液，滤渣Ⅰ为硫酸铅和SiO2。加入高锰酸钾氧化硫酸亚铁，其自身被还原为MnO2，硫酸亚铁最终转化为氢氧化铁，滤渣Ⅱ为MnO2、Fe(OH)3，试剂a用来除掉溶液中的铜离子。加入碳酸氢铵溶液得到ZnCO3和Zn(OH)2，加入H3PO4溶液得到Zn3(PO4)2·4H2O。反应ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s)的K====2.5×1011，C正确。 2.某含锰废水中主要含有MnSO4，另含H+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Al3+等，某同学为了回收Mn单质设计如下工艺流程，下列说法不正确的是(　　) 已知25 ℃时，Ksp(CaF2)=1.5×10-10 mol3·L-3、Ksp(MgF2)=7.5×10-11 mol3·L-3。 A.滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3 B.除钙镁步骤中，当Ca2+、Mg2+沉淀完全时，溶液中=2 C.滤液4主要含(NH4)2CO3 D.反应①中Si可用铝替代 答案　C 解析　含锰废水中加入H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钠调节pH生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，所以滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3，故A正确；除钙镁步骤中，当Ca2+、Mg2+沉淀完全时，溶液中====2，故B正确；“沉锰过程”是硫酸锰与NH4HCO3反应生成MnCO3沉淀、二氧化碳气体、水和硫酸铵，滤液4主要含硫酸铵，故C错误；MnO能和Al发生铝热反应生成Mn，所以反应①中Si可用铝替代，故D正确。 3.(2024·湖南，11)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下： 已知：①H3PO4的电离常数：K1=6.9×10-3 mol·L-1，K2=6.2×10-8 mol·L-1，K3=4.8×10-13 mol·L-1； ②Na2HPO4·12H2O易风化。下列说法错误的是(　　) A. “中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液 B. “调pH”工序中X为NaOH或H3PO4 C. “结晶”工序中溶液显酸性 D. “干燥”工序需在低温下进行 答案　C 解析　铁是较活泼金属，可与H3PO4反应生成氢气，故“中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液，A正确；若“中和”工序加入的Na2CO3过量，则需要加入酸性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入H3PO4；若“中和”工序加入H3PO4过量，则需要加入碱性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入NaOH，B正确；“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液，的水解常数Kh== mol·L-1≈1.6×10-7 mol·L-1，Kh>K3，Na2HPO4的水解程度大于其电离程度，溶液显碱性，C错误；由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水，故“干燥”工序需要在低温下进行，D正确。4.(2024·河南焦作高二期末)某小组同学用以下流程去除粗盐水中的S、Ca2+、Mg2+，获得了精制盐水。 已知：ⅰ.部分难溶电解质的Ksp如表 物质 BaSO4 BaCO3 CaCO3 Mg(OH)2 Ksp(25 ℃) 1.1×10-10mol2·L-2 2.6×10-9mol2·L-2 3.4×10-9mol2·L-2 5.6×10-12mol3·L-3 ⅱ.粗盐水中c(S)>c(Ca2+) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①发生的反应为BaCO3+S===BaSO4+C B.步骤②中，当溶液pH=11时，Mg2+已沉淀完全(即浓度小于10-5 mol·L-1) C.步骤③得到的滤渣中除泥沙外，还有BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3等物质 D.步骤④中用稀盐酸调节溶液pH为中性或微酸性，以除去OH-、C 答案　A 解析　加入碳酸钡的目的是将粗盐水中的硫酸根离子和钙离子转化为沉淀除去，故步骤①发生的反应为BaCO3(s)+S(aq)===BaSO4(s)+C(aq)、Ca2++C===CaCO3↓，A错误；常温下，当溶液pH=11时，c(OH-)=1×10-3 mol·L-1，c(Mg2+)== mol·L-1=5.6×10-6 mol·L-1<10-5 mol·L-1，即Mg2+已沉淀完全，B正确；由上述分析知，步骤③得到的滤渣中除泥沙外，还有步骤①中生成的BaSO4、CaCO3，步骤②中生成的Mg(OH)2和过量的BaCO3，C正确；氯化钠为强酸强碱盐，其水溶液呈中性，故步骤④中用稀盐酸调节溶液pH为中性或微酸性，以除去OH-、C，D正确。 2、 选择题 每小题只有一个或两个选项符合题意 5.化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。 已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)； ②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，SO4)=1.4×10-5 mol3·L-3； ③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L-1；离子浓度小于1×10-5mol·L-1时，认为不含该离子。 下列说法错误的是(　　) A.“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸 B.“水吸收”过程得到的溶液呈中性 C.在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管 D.“浸出液”中的溶质成分一定不含Ag+和 答案　BD 解析　浓硫酸具有强氧化性，可将Se2-氧化成SeO2，稀硫酸不能将Cu2Se氧化成CuSO4和SeO2，故“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸，A正确；SeO2和SO2都是酸性氧化物，加水后溶液呈酸性，B错误；当“浸出液”中溶质的饱和浓度等于0.01 mol·L-1时，c2(Ag+)·c()=(0.022×0.01) mol3·L-3=4×10-6 mol3·L-3<1.4×10-5 mol3·L-3，“浸出液”中的溶质含有Ag2SO4，D错误。 6.一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下，用0.1 mol·L-1NaOH溶液吸收SO2，若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发可忽略，溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c()。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.29×10-2 mol·L-1、Ka2=6.24×10-8 mol·L-1。下列说法正确的是(　　) A.“吸收”应在较高的温度下进行 B.“吸收”所得溶液中：c(Na+)+c(H+)=c()+c()+c(OH-) C.若“吸收”所得c总=0.1 mol·L-1溶液中：c(S)>c(H2SO3) D.“氧化”调节溶液pH约为5，主要发生反应：+O2===2S+2H+ 答案　CD 解析　温度越高，SO2的溶解度越小，因此“吸收”不应在较高的温度下进行，故A错误；“吸收”所得溶液中，根据电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c()+2c(S)+c(OH-)，故B错误；“吸收”所得c总=0.1 mol·L-1溶液中，溶质为亚硫酸氢钠，HS的水解常数Kh2== mol·L-1≈7.75×10-13 mol·L-1<Ka2，HS的电离程度大于其水解程度，则c(S)>c(H2SO3)，故C正确；“氧化”调节溶液pH约为5，根据Ka1==，则==1.29×103，因此溶液中主要是亚硫酸氢钠，此时氧化主要发生反应2HS+O2===2S+2H+，故D正确。 三、填空题 7.以铁镍合金(含少量铜)为原料，生产电极材料LiNiO2的部分工艺流程如图所示： 已知：①表中列出了几种金属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1.0 mol·L-1计算)： 金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 1.1 5.8 4.6 6.7 完全沉淀的pH 3.2 8.8 7.4 9.5 ②Ksp[Fe(OH)3]=5×10-38 mol4·L-4； ③本工艺环境下KMnO4溶液不与Ni2+发生反应。 (1)LiNiO2中Ni的化合价为　　　　。  (2)“酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70~80 ℃的原因是　　　 　　　　。  (3)“除铁”时加入适量KMnO4溶液并调节溶液pH的目的是除去铁元素，同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出“除铁”步骤的离子方程式：　　　 　　　　，  常温下此体系中Fe3+残留最大浓度为　　　　 mol·L-1。  (4)“除铜”时不能通过调节溶液的pH来除去溶液中的Cu2+，理由是　　　　　　　　　　　。  (5)“沉镍”时得到碳酸镍(NiCO3)沉淀。在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得LiNiO2，该反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　　　。  答案　(1)+3 (2)温度太低，反应(浸出)速率太慢；温度过高，硝酸容易挥发(或分解) (3)Mn+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+　5.0×10-8 (4)当Cu(OH)2沉淀完全时，也有部分Ni2+生成了Ni(OH)2沉淀，Ni2+损失 (5)1∶4 解析　工业上以铁镍合金(含少量铜)为原料，加入H2SO4、HNO3溶液酸溶后，溶液中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ni2+等；加入高锰酸钾溶液，Fe2+被氧化为Fe3+，调pH的目的是除去Fe3+而不除去Ni2+、Cu2+，pH的调控范围是4~4.5，滤渣1为氢氧化铁；然后加入H2S，使铜离子转化为CuS沉淀，则滤渣2为CuS；沉镍时加入Na2CO3溶液得到碳酸镍(NiCO3)沉淀，在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得LiNiO2。 (3)溶液中不会有明显的锰元素残留，说明此时锰元素以MnO2的形式存在，亚铁离子被氧化成铁离子，调节溶液pH为4~4.5，结合题表数据，可知生成的是Fe(OH)3，离子方程式为Mn+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+。常温下此体系中Fe3+残留浓度最大时溶液pH=4，c(OH-)=10-10 mol·L-1，所以c平(Fe3+)== mol·L-1=5.0×10-8 mol·L-1。 (5)煅烧过程中O2是氧化剂，反应中1 mol O2可得到4 mol电子，还原剂NiCO3被氧化为LiNiO2，1 mol NiCO3失去1 mol电子，则此过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶4。 8.(2024·山东临沂期中)利用某钴矿石(主要成分为Co2O3)制取Co(OH)2粗品的工艺流程如图1所示。 已知：浸出液中含有的阳离子主要有H+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Mg2+。 回答下列问题： (1)钴矿石浸出时加入Na2SO3的目的为　　　　　　　　　　　　　。  (2)溶液中lgc(X)(X表示Fe3+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mg2+、Ca2+)与pH的变化关系如图2所示(离子浓度小于10-5mol·L-1时可认为已除尽)，在萃取余液中通入空气的目的是　　　　　　　　　　　　　　，用熟石灰调pH至3.2，过滤1所得滤渣的主要成分为　　　　。  (3)用MgO调滤液1的pH为9.1时，得到的Co(OH)2粗品中含有的主要杂质为　　　　　　，多次洗涤可提高粗产品中钴含量。“过滤2”后所得滤液直接排放会造成水体污染，须进行处理，用熟石灰调节pH使c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1，则Ksp[Mg(OH)2]=　　　　 mol3·L-3。  答案　(1)将Co3+还原为Co2+ (2)将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+　Fe(OH)3 (3)CaSO4、MgSO4　10-10.8 解析　(1)钴矿石主要成分为Co2O3，利用Co2O3制取Co(OH)2，需使Co3+转化为Co2+，因此加入Na2SO3的目的为将Co3+还原为Co2+。 (2)在萃取余液中通入空气的目的是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，当pH=3.2时，Fe3+生成Fe(OH)3，过滤1所得滤渣的主要成分为Fe(OH)3。 (3)用MgO调滤液1的pH为9.1时，得到Co(OH)2粗品，结合流程中加入熟石灰和氧化镁可知，得到的Co(OH)2粗品中主要杂质为CaSO4、MgSO4；“过滤2”后所得滤液用熟石灰调节pH使c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1，根据题图2中Mg2+完全沉淀时pH=11.1(常温下)，此时c(OH-)=10-2.9 mol·L-1，Ksp[Mg(OH)2]=10-5 mol·L-1×(10-2.9 mol·L-1)2=10-10.8 mol3·L-3。 9.二草酸合铜酸钾是一种重要的化工原料，微溶于冷水、酒精，可溶于热水。已知CuO+2KHC2O4===K2[Cu]+H2O，实验室制备二草酸合铜酸钾晶体{K2[Cu]·2H2O}可采用下列步骤： 回答下列问题： (1)CuSO4溶液显酸性的原因是　　　 　　　　(用离子方程式表示)。  (2)在常温下，胆矾溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，当所得溶液的pH=7时，则溶液中c(Cu2+)=　　　　　　　{已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20 mol3·L-3}。  (3)已知H2C2O4的电离平衡常数：Ka1=5.6×10-2 mol·L-1、Ka2=1.5×10-4 mol·L-1，则KHC2O4溶液显　　　　(填“酸性”或“碱性”)。  (4)操作④后得到的晶体需用少量酒精洗涤，其目的是　　　　。  (5)过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、　　　　　。  (6)原料H2C2O4纯度的测定 已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。称取一定量的H2C2O4试样，配制成250 mL溶液，取试样溶液25.00 mL，用a mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定，消耗酸性KMnO4标准溶液b mL(假设杂质不与酸性KMnO4溶液反应)。 ①滴定前，盛装酸性KMnO4标准溶液的仪器在排气泡时，应选择图中的　　　　　　(填字母)。  ②滴定终点的现象为　　　　　　。  答案　(1)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ (2)2.2×10-6 mol·L-1　(3)酸性　(4)除去表面的可溶性杂质和水分，同时酒精易挥发，晶体易干燥　(5)烧杯、玻璃棒 (6)①b　②当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液时，溶液恰好由无色变成浅紫色，且半分钟内不褪色 解析　(1)CuSO4溶液显酸性的原因是铜离子水解生成氢氧化铜和氢离子。 (2)在常温下，胆矾溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，当所得溶液的pH=7时，根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20 mol3·L-3=c平(Cu2+)·(OH-)=c平(Cu2+)× mol2·L-2，解得c平(Cu2+)=2.2×10-6 mol·L-1。 (3)已知H2C2O4的电离平衡常数：Ka1=5.6×10-2 mol·L-1、Ka2=1.5×10-4 mol·L-1，HC2的水解常数Kh2== mol·L-1=×10-12 mol·L-1<Ka2，说明HC2的电离程度大于其水解程度，因此KHC2O4溶液显酸性。 (6)①酸性KMnO4标准溶液装在酸式滴定管里，c为碱式滴定管，滴定前，盛装酸性KMnO4标准溶液的仪器在排气泡时，应选择图中的b。 10.钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以含钴废料(含Co2O3和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。 已知：萃取时发生的反应为Co2++n(HA)2CoA2·(n-1)(HA)2+2H+。 (1)除Fe、Al：先加入NaClO3溶液，再加入Na2CO3溶液调节pH。写出NaClO3氧化Fe2+的离子方程式：　　　　 　　　　 　　　　。  (2)除Ca、Mg：当某离子浓度c≤1×10-6 mol·L-1时，认为该离子已除尽。 ①为使Ca2+、Mg2+除尽，必须保持溶液中c(F-)≥　　　　mol·L-1。  ②若调节溶液的pH偏低，将会导致Ca2+、Mg2+沉淀不完全，其原因是　　　 　　　　。  [Ksp(CaF2)=1.0×10-10 mol3·L-3，Ksp(MgF2)=7.4×10-11 mol3·L-3，Ka(HF)=3.5×10-4 mol·L-1] (3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2+萃取率随pH的变化如图所示。向萃取所得有机相中加入H2SO4，反萃取得到水相。 ①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②Co2+萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是　　　 　　　　。  答案　(1)6Fe2++Cl+6H+===6Fe3++Cl-+3H2O (2)①0.01　②pH偏低，氢离子浓度过大导致氟离子和氢离子结合成HF分子 (3)①实现Co2+的提取和富集　②随着pH升高，氢离子浓度减小，Co2++n(HA)2CoA2·(n-1)(HA)2+2H+平衡正向移动，导致Co2+萃取率升高；若pH过高，则Co2+转化为Co(OH)2沉淀，导致Co2+萃取率下降 解析　(2)①Ksp(CaF2)=1.0×10-10 mol3·L-3，Ksp(MgF2)=7.4×10-11 mol3·L-3，则氟化钙溶解度更大，钙离子除尽需要保证氟离子浓度至少为= mol·L-1=0.01 mol·L-1。(3)①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是将Co2+从滤液中提取到有机层中，然后分液后再反萃取到水层中，实现Co2+的提取和富集。 11.(2022·全国乙卷，26)废旧铅酸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 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp/(mol2·L-2) 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9 一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 回答下列问题： (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　　　 　　　　。  (3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。 (ⅰ)能被H2O2氧化的离子是　　　　；  (ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为　　　 　　　　；  (ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是　　　　。  (4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是　　　　　。  (5)“沉铅”的滤液中，金属离子有　　　　　。  答案　(1)PbSO4(s)+C(aq)===PbCO3(s)+S(aq)　反应PbSO4(s)+C(aq)===PbCO3(s)+S(aq)的平衡常数K===≈3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3 (2)反应BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K===≈0.04≪105，反应正向进行的程度有限 (3)(ⅰ)Fe2+　(ⅱ)Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O　(ⅲ)作还原剂 (4)Fe(OH)3、Al(OH)3　(5)Ba2+、Na+ 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)+C(aq)===PbCO3(s)+S(aq)，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14 mol2·L-2，Ksp(PbSO4)=2.5×10-8 mol2·L-2，反应PbSO4(s)+C(aq)===PbCO3(s)+S(aq)的平衡常数K====≈3.4×105>105，说明反应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)+C(aq)BaCO3(s)+S(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。(3)(ⅰ)过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。(ⅱ)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O。(ⅲ)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由+4价降低到+2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。(4)酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣的主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5)加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子分别转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为氢氧化铅，最终转化为氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2+和Na+。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $