第三章作業(yè)33離子反應(yīng)在化工流程中的應(yīng)用分值：50分[1~4題，每小題3分]1.(2024·北京朝陽質(zhì)檢)粗鹽中的雜質(zhì)離子主要有SO42-、Ca2+、Mg2+，采用如下方法得到精制鹽水，進(jìn)而制取精鹽(已知：ⅰ.物質(zhì)BaSO4BaCO3CaCO3Mg(OH)2Ksp(25℃)1.1×10-102.6×10-93.4×10-95.6×10-12ⅱ.粗鹽水中c(SO42-)>c(Caⅲ.當(dāng)某離子濃度c≤1.0×10-5mol·L-1時，認(rèn)為該離子已除盡。下列說法不合理的是A.過程Ⅰ中當(dāng)溶液pH=11時，Mg2+已沉淀完全B.過程Ⅱ中加入足量的BaCO3，鹽水b中的陰離子僅含有Cl-、OH-C.過程Ⅱ中若改為先加BaCl2溶液、過濾后再加Na2CO3溶液也能達(dá)到除雜目的D.過程Ⅲ中滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH時，應(yīng)調(diào)至溶液呈中性或微酸性2.一種吸收SO2再經(jīng)氧化得到硫酸鹽的過程如圖所示。室溫下，用0.1mol·L-1NaOH溶液吸收SO2，若通入SO2所引起的溶液體積變化和H2O的揮發(fā)可忽略，溶液中含硫物種的濃度c總=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。H2SO3的電離常數(shù)分別為Ka1=1.29×10-2、Ka2A.“吸收”應(yīng)在較高的溫度下進(jìn)行B.“吸收”所得溶液中：c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(SO3C.若“吸收”所得c總=0.1mol·L-1溶液中：c(SO32-)<c(H2SOD.“氧化”調(diào)節(jié)溶液pH約為5，主要發(fā)生反應(yīng)：2HSO3-+O2===2S3.(2023·湖南，9)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下：已知：①溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Al(OH)3開始沉淀pH1.94.26.23.5完全沉淀pH3.26.78.24.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36，Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列說法錯誤的是A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2+和Zn2+完全沉淀時，溶液中c(Cu2+)D.“出水”經(jīng)陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水4.(2025·大連高二期末)海水中含有豐富的鎂資源。某同學(xué)設(shè)計了從模擬海水中制備MgO的實(shí)驗(yàn)方案：模擬海水中的離子濃度/(mol·L-1)Na+Mg2+Ca2+Cl-HCO0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×10-5mol·L-1時，可認(rèn)為該離子不存在。實(shí)驗(yàn)過程中，假設(shè)溶液體積不變。已知：Ksp(CaCO3)=3.4×10-9，Ksp(MgCO3)=6.8×10-6，Ksp[Ca(OH)2]=4.7×10-6，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。下列說法正確的是A.沉淀X為CaCO3B.濾液M中存在Mg2+，不存在Ca2+C.濾液N中存在Ca2+和Mg2+D.步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物5.(14分)(2023·全國甲卷，26)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料，采用下列路線可制備粉狀BaTiO3?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是

。

(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”時主要反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是(填標(biāo)號)。

a.稀硫酸 b.濃硫酸 c.鹽酸 d.磷酸(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取，是否可行？，其原因是

。

(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇，產(chǎn)生的nCO2∶nCO=6.(14分)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。常溫下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表：金屬離子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+開始沉淀(c=0.1mol·L-1)的pH1.53.48.912.0沉淀完全(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH2.84.710.913.8已知：①“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽；②Kb(NH3·H2O)≈2×10-5。(1)為了加快“焙燒”速率，可采用的物理方法為

(填一種即可)。

(2)Al2O3“焙燒”時，轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO①NH4Al(SO4)2在水中的電離方程式為②在0.1mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液中，各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/p>

((3)“水浸”后的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，最先析出的離子為

(填離子符號)。(4)水浸渣在160℃“酸溶”，最適合的加熱方式為(填“水浴”或“油浴”)加熱。

(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為。

(6)利用表中數(shù)據(jù)，可計算出Ksp[Mg(OH)2]=。

7.(10分)二草酸合銅酸鉀是一種重要的化工原料，微溶于冷水、酒精，可溶于熱水。已知CuO+2KHC2O4===K2[Cu(C2O4)2]+H2O，實(shí)驗(yàn)室制備二草酸合銅酸鉀晶體｛K2(1)(1分)CuSO4溶液顯酸性的原因是

(用離子方程式表示)。

(2)在常溫下，膽礬溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化銅，當(dāng)所得溶液的pH=7時，則溶液中c(Cu2+)=｛已知該溫度下Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20｝。

(3)(1分)已知H2C2O4的電離平衡常數(shù)：Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4，則KHC2O4溶液顯

(填“酸性”或“堿性”)。(4)操作④后得到的晶體需用少量酒精洗滌，其目的是。

(5)(1分)過濾時用到的玻璃儀器有漏斗、。

(6)原料H2C2O4純度的測定已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。稱取一定量的H2C2O4試樣，配制成250mL溶液，取試樣溶液25.00mL，用amol·L-1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定，消耗酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液bmL(假設(shè)雜質(zhì)不與酸性KMnO4溶液反應(yīng))。①(1分)滴定前，盛裝酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液的儀器在排氣泡時，應(yīng)選擇圖中的(填字母)。

②滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為。

答案精析1.B2.D3.D[當(dāng)pH=1.9時氫氧化鐵開始沉淀，當(dāng)pH=3.5時氫氧化鋁開始沉淀，當(dāng)pH=4時，則會生成氫氧化鋁和氫氧化鐵，即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正確；硫化鈉溶液中的硫離子可以水解，產(chǎn)生氫氧根離子，使溶液顯堿性，其第一步水解的方程式為S2-+H2OHS-+OH-，B正確；當(dāng)銅離子和鋅離子完全沉淀時，則硫化銅和硫化鋅都達(dá)到了沉淀溶解平衡，則c(Cu2+)c(Zn2+)=c(Cu2+)·c(S2-)c(Zn2+)·c(4.A[步驟①中，從題給條件可知n(NaOH)=0.001mol，即n(OH-)=0.001mol，依據(jù)離子反應(yīng)“先中和、后沉淀、再其他”的反應(yīng)規(guī)律，當(dāng)1.0L模擬海水中加入0.001molNaOH時，OH-恰好與HCO3-完全反應(yīng)：OH-+HCO3-===CO32-+H2O，生成0.001molCO32-。由于Ksp(CaCO3)小于Ksp(MgCO3)，生成的CO32-與水中的Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉淀：Ca2++CO32-===CaCO3↓，所以沉淀X為CaCO3，故A項(xiàng)正確；由于CO32-只有0.001mol，反應(yīng)生成CaCO3所消耗的Ca2+為0.001mol，濾液中還剩余c(Ca2+)=0.010mol·L-1，則濾液M中同時存在Ca2+和Mg2+，故B項(xiàng)錯誤；步驟②中，當(dāng)向?yàn)V液M中加入NaOH固體調(diào)至pH=11.0時，此時濾液中c(OH-)=1×10-3mol·L-1，則Q[Ca(OH)2]=c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(10-3)2=10-8<Ksp[Ca(OH)2]，無Ca(OH)2沉淀生成，Q[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050×(10-3)2=5×10-8>Ksp[Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成；又Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-6mol·L-1<1.0×10-5mol·L-1，則濾液N中不存在Mg2+，故C項(xiàng)錯誤；步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，則n(NaOH)=0.105mol，與0.050molMg2+發(fā)生反應(yīng)：Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓，生成0.050molMg(OH)2，剩余0.005molOH-，由于Q[Ca(OH)2]=c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.005)2=2.5×10-7<Ksp[Ca(OH)2]，所以無Ca(OH5.(1)做還原劑，將BaSO4還原(2)S2-+Ca2+===CaS↓(3)c(4)不可行CaS也會與鹽酸反應(yīng)生成有毒氣體和可溶于水的CaCl2，影響產(chǎn)品純度(5)BaCl2+TiCl4+2(NH4)2C2O4+H2O===BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl(6)1∶16.(1)粉碎(或攪拌)(2)①NH4Al(SO4)2===NH4++Al3+②c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)(3)Fe3+(5)TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+2H+(6)1.0×10-11.2解析(2)②在0.1mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液中，硫酸鋁銨完全電離：NH4Al(SO4)2===NH4++Al3++2SO42-，硫酸根離子不水解，Kh(NH4+)=KwKb=5×10-10，Kh(Al3+)=c3(H+)c(Al3+)=Kw3Ksp[Al(OH)3]=1×10-9.1，Al3+的水解程度大于NH4+的水解程度，故各離子濃度由大到小的順序?yàn)?4)水浴加熱溫度不會高于100℃，而水浸渣在160℃“酸溶”，最適合的加熱方式為油浴。(6)根據(jù)Mg2+完全沉淀的pH為10.9，故Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=1×10-5×(10-3.1)2=1.0×10-11.2。7.(1)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+(2)2.2×10-6mol·L-1(3)酸性(4)除去表面的可溶性雜質(zhì)和水分，同時酒精易揮發(fā)，晶體易干燥(5)燒杯、玻璃棒(6)①b②當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜬MnO4溶液時，溶液恰好由無色變成淺紫色，且半分鐘內(nèi)不褪色解析(1)CuSO4溶液顯酸性的原因是銅離子水解生成氫氧化銅和氫離子。(2)在常溫下，膽礬溶液與氫氧化鈉溶液