专题2 考点6 化工流程中的定量计算-【备考最优解】2026版高考二轮专题复习·化学（教用word）

考点六　化工流程中的定量计算 1．(2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。 已知：25 ℃时，Ksp(SrSO4)＝10－6.46，Ksp(BaSO4)＝10－9.97。“盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为________________________________________________； 25 ℃时，向0.01 mol SrSO4粉末中加入100 mL 0.11 mol·L－1BaCl2溶液，充分反应后，理论上溶液中c(Sr2＋)·c(SO)＝____________mol2·L－2(忽略溶液体积的变化)。 解析：由已知信息可知，SrSO4和BaSO4为相同类型的难溶电解质，且SrSO4的溶度积比BaSO4的溶度积大，故“盐浸”时发生沉淀的转化，离子方程式为SrSO4(s)＋Ba2＋(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2＋(aq)。根据“盐浸”时的反应列“三段式”： SrSO4(s)＋Ba2＋(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2＋(aq) 起始量/mol 0.01 0.011 0 0 变化量/mol 0.01 0.01 0.01 0.01 反应终点量/mol 0 0.001 0.01 0.01 可得充分反应后c(Ba2＋)＝＝0.01 mol·L－1，c(Sr2＋)＝＝0.1 mol·L－1，又c(SO)＝＝mol·L－1＝10－7.97 mol·L－1，可得c(Sr2＋)·c(SO)＝10－8.97 mol2·L－2。 答案：SrSO4(s)＋Ba2＋(aq)⇌BaSO4(s)＋Sr2＋(aq)　10－8.97 2．(2025·江苏卷)制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉(CdS)等]制备ZnS的过程如下： 通入H2S除镉。通过计算判断当溶液pH＝0、c(H2S)＝0.01 mol·L－1时，Cd2＋是否沉淀完全：____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ (写出计算过程)。已知：Ksp(CdS)＝8.0×10－27，Ka1(H2S)＝1.0×10－7，Ka2(H2S)＝1.2×10－13。当离子浓度小于1.0×10－5mol·L－1时，认为离子沉淀完全。 答案：pH＝0时，c(H＋)＝1 mol·L－1；c(S2－)＝＝ mol·L－1＝1.2×10－22mol·L－1；c(Cd2＋)＝＝ mol·L－1≈6.67×10－5mol·L－1>1.0×10－5mol·L－1，则Cd2＋未沉淀完全 3．(2025·甘肃卷)通过实验测定配合物Eu(C7H5O2)3·xH2O产品纯度和结晶水个数(杂质受热不分解)的实验如下，已知Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，加强热时分解生成Eu2O3。取一定量产品进行热重分析，每个阶段的重量降低比例数据如下图所示。0～92 ℃范围内产品质量减轻的原因为____________________________________________________________________。 结晶水个数x＝__________。[M(C7H5O)＝121 g·mol－1，结果保留两位有效数字] 解析：Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，92 ℃刚好接近自由水的沸点，故0～92 ℃范围内产品质量减轻的原因是Eu(C7H5O2)3·xH2O失去吸潮的水分，92～195 ℃失去的是结晶水的质量；最后得到Eu2O3。1 mol Eu(C7H5O2)3·xH2O失去结晶水质量减少18x g，重量减少5.2%，根据M(C7H5O)＝121 g·mol－1，1 mol Eu(C7H5O2)3生成0.5 mol的Eu2O3，质量减少3×(121－8) g＝339 g，重量减少56.8%，有关系式18x∶5.2%＝339∶56.8%，解得x≈1.7。 答案：Eu(C7H5O2)3·xH2O失去吸潮的水分　1.7 1．与Ksp相关的计算 (1)利用Ksp求溶液中某离子的浓度 ①已知Ksp，求溶液中的某离子的浓度 如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中，c(Ag＋)＝ mol·L－1。 ②已知Ksp、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一离子的浓度 如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝ mol·L－1＝10a mol·L－1。 (2)利用Ksp求开始沉淀和沉淀完全时的pH ①根据氢氧化物的Ksp，先计算初始浓度溶液中的c(OH－)，再求得溶液的pH。 ②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10－5 mol·L－1，依据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH－)，进而求得pH。 (3)利用Ksp判断沉淀的生成 ①根据离子浓度数据，分别求得Ksp和Q，若Q>Ksp，则有沉淀生成；若Q<Ksp，则无沉淀生成。 ②利用Ksp计算某离子浓度，若该离子浓度小于10－5 mol·L－1，则该离子沉淀完全。 (4)利用Ksp求沉淀转化反应的平衡常数 依据沉淀的转化反应和Ksp，计算反应的平衡常数K，K越大，转化反应越易进行，转化程度越大。如对于反应Cu2＋(aq)＋ZnS(s)⇌CuS(s)＋Zn2＋(aq)，该反应的平衡常数K＝＝＝。 2．热重曲线分析的解题模型 (1)设晶体的物质的量为1 mol ，质量为m。 (2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。 (3)计算每步固体剩余的质量(m余)。 样品的固体残留率＝×100% 。 (4)晶体中金属质量不会减少，仍在m余中。 (5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m氧 ，由n金属∶n氧 ，即可求出失重后物质的化学式。 1．(2025·湖北名校协作体二模)常温下，将37 g Li2CO3固体加入1 L水中，通入CO2使固体逐步溶解。当Li2CO3固体恰好完全溶解时，2c(CO)＋c(HCO)≈1.0 mol·L－1，溶液中的c(H＋)为__________mol·L－1(保留两位有效数字，忽略体积变化)。 已知：Ksp(Li2CO3)＝2.5×10－2，Ka1(H2CO3)＝4.3×10－7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11。 解析：37 g Li2CO3的物质的量为0.5 mol，当Li2CO3固体恰好完全溶解时，溶液中c(Li＋)＝1 mol·L－1，Ksp(Li2CO3)＝c2(Li＋)·c(CO)＝2.5×10－2，解得c(CO)＝2.5×10－2 mol·L－1，因为2c(CO)＋c(HCO)≈1.0 mol·L－1，解得c(HCO)≈0.95 mol·L－1，Ka2(H2CO3)＝＝5.6×10－11，解得c(H＋)≈2.1×10－9 mol·L－1。 答案：2.1×10－9 2．(2025·安庆二模)以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)和工业废渣制取硫化铜的流程如下： 流程中的Na2S(aq)______(填“能”或“不能”)用H2S替代，请通过计算说明：__________________________________________________。[已知：H2S的电离常数Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，当K>105时，认为该反应基本完成反应] 答案：能　反应Cu2＋(aq)＋H2S(aq)⇌CuS(s)＋2H＋(aq)的平衡常数K＝＝＝>105，故该反应能完全转化，可用H2S替代Na2S 3．(2025·长沙模拟)碳酸钠常用于制取玻璃、肥皂、造纸，碳酸钠能形成多种结晶水合物。实验室以Na2CO3·10H2O为原料制备Na2CO3。在氩气气氛中进行热重分析，随温度的变化情况如下图所示： A处残留物质的化学式为________，写出T5～T6 ℃内发生反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：A处损失的摩尔质量为286 g·mol－1×(1－0.811 2)≈54 g·mol－1，损失水分子数为3，对应物质的化学式为Na2CO3·7H2O。T6 ℃下对应物质的摩尔质量为286 g·mol－1×0.370 6≈106 g·mol－1，对应物质为Na2CO3，T5℃下对应物质的摩尔质量为286 g·mol－1×0.433 6≈124 g·mol－1，对应物质为Na2CO3·H2O，故T5～T6 ℃内发生反应的化学方程式为Na2CO3·H2ONa2CO3＋H2O。 答案： Na2CO3·7H2O　Na2CO3·H2ONa2CO3＋H2O 4．(2025·南阳联考)一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下图： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5mol·L－1)时的pH见下表： 离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋ 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 (1)“除钴液”中主要的盐有________(填化学式)，残留的Co3＋浓度为__________mol·L－1。 (2)CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。下图为取一定量二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)样品在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴的氧化物。 通过计算确定C点对应物质的化学成分为__________(填化学式)。写出B点对应的物质与O2在225～300 ℃发生反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)由流程分析可知，“除钴液”中含有的金属阳离子主要是Zn2＋和K＋，而阴离子主要是“酸浸”步骤引入的SO，因此其中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。当Co3＋恰好完全沉淀时，溶液中，c(Co3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时溶液pH＝1.1，即c(H＋)＝10－1.1mol·L－1，c(OH－)＝＝10－12.9mol·L－1，Ksp[Co(OH)3]＝1.0×10－5×(10－12.9)3＝10－43.7，“除钴液”的pH＝5，即c(H＋)＝10－5mol·L－1，c(OH－)＝＝10－9mol·L－1，此时溶液中c(Co3＋)＝＝ mol·L－1＝10－16.7mol·L－1。(2)由题图可知，CoC2O4·2H2O样品的质量为18.30 g，物质的量为0.1 mol，Co元素质量为5.90 g，C点钴氧化物的质量为8.03 g，氧化物中氧元素质量为8.03 g－5.90 g＝2.13 g，则氧化物中Co原子与O原子的物质的量之比为0.1 mol∶ ≈3∶4，故C点对应物质的化学成分为Co3O4；B点对应物质的质量为14.70 g，与起始物质的质量相比减少18.30 g－14.70 g＝3.60 g，为结晶水的质量，故B点对应物质为CoC2O4；CoC2O4与氧气反应生成Co3O4与二氧化碳，化学方程式为3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2。 答案：(1)ZnSO4、K2SO4　10－16.7　(2)Co3O4　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2 学科网（北京）股份有限公司 $