1、专项提能特训专项提能特训 16化工流程中的化工流程中的 Ksp计算计算 1Li4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还 含有少量 MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： 若“滤液”中 c(Mg2 )0.02 molL1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1 倍)，使 Fe3 恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3 )1.0105 molL 1，此时是否有 Mg3(PO4)2 沉淀生成？ _(列式计算)。 已知：FePO4、Mg3(PO4)2的 Ksp分别为 1.310 22、1.01024 答案否。Fe3 恰好沉淀完
2、全时， c(PO3 4)1.310 22 1.010 5 molL 11.31017molL1，c3(Mg2) c2(PO3 4)0.013(1.310 17)21.691040 0 iii.Ksp(PbSO4) 1.08 10 8 ，Ksp(PbCl2) 1.610 5 (1)20 时 ，PbCl2(s) 在不同浓度盐酸中的最大溶解量(gL 1)如图所示。下列叙述正确的是 _(填字母)。 A盐酸浓度越小，Ksp(PbCl2)越小 Bx、y 两点对应的溶液中 c( Pb2 )不相等 C 当盐酸浓度为 1 molL 1 时，溶液中 c( Pb2 )一定最小 D当盐酸浓度小于 1 molL 1时
3、，随 HCl 浓度增大，PbCl2 溶解量减少是因为 Cl 浓度增 大使 PbCl2溶解平衡逆向移动 (2)调 pH 的目的是_，PbCl2“转化”后得到 PbSO4, 当 c(Cl ) 0.1 molL1时 ，c(SO2 4) _molL 1。 答案(1)BD(2)使 Fe3 沉淀而除去6.7510 6 解析(1)PbCl2是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl2(s)Pb2 (aq)2Cl(aq)，由图像可 知在盐酸的浓度为 1 molL 1时溶解量最小；结合题目所给信息可知，盐酸的浓度小于 1 molL1 时，主要是电离出的氯离子抑制氯化铅的溶解，大于 1 molL 1时，可发生反应：P
4、bCl2(s) 2Cl (aq) PbCl2 4(aq)，促进溶解。Ksp(PbCl2)只受温度的影响，温度不变，则 Ksp(PbCl2)不 变，故 A 错误；根据分析可知 x、y 两点对应的溶液中的溶质不同，所以 c(Pb2 )不相等，故 B 正确；根据分析可知当盐酸浓度大于 1 molL 1 时，主要发生反应：PbCl2(s)2Cl (aq)PbCl2 4(aq)，所以此时 c(Pb2 )不一定最小，故 C 错误；根据分析可知盐酸浓度小于 1 molL 1时，主要存在平衡 PbCl2(s) Pb2 (aq)2Cl(aq)，氯离子的增多使平衡逆向移动， 故 D 正确。 (2)调节 pH 的主
5、要目的是使 Fe3 转化为沉淀，从而除去；沉淀转化的化学方程式为 PbCl2(s) SO2 4(aq)PbSO4(s)2Cl (aq)，该反应的平衡常数 Kc2Cl cSO2 4 c2Cl cPb2 cSO2 4cPb2 KspPbCl2 KspPbSO4 1.610 5 1.0810 8，所以当 c(Cl )0.1 molL1 时，c(SO2 4) 0.12 1.610 5 1.0810 8 molL 1 6.7510 6molL1。 7某工厂以重晶石(主要含 BaSO4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”钛酸钡(BaTiO3) 的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)用 Na2CO3溶液浸泡
6、重晶石(假设杂质不与 Na2CO3反应)，能将 BaSO4转化为 BaCO3，此反 应的平衡常数 K_(填写计算结果)；若不考虑 CO 2 3的水解，要使 2.33 g BaSO4 恰好完全转化为 BaCO3，则至少需要浓度为 1.0 molL 1Na2CO3 溶液_mL。已知： Ksp(BaSO4)1.010 10，Ksp(BaCO3)5.0109 (2)流程中“混合”溶液的钛元素在不同 pH 时主要以 TiO(OH) 、TiOC2O4、TiO(C2O4)2 2三种 形式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的 pH 于 2.8 左右， 再进行“沉淀”，其反应的离子方
7、程式为_；图中曲线 c 对应钛 的形式为_(填粒子符号)。 答案(1)0.02510(2)TiO(C2O4)2 2Ba2 4H2O=BaTiO(C2O4)24H2O TiO(OH) 解析(1)在溶液中 BaSO4存在沉淀溶解平衡，当向溶液中加入饱和 Na2CO3溶液时，发生沉 淀转化生成 BaCO3：BaSO4(s)CO2 3(aq)BaCO3(s)SO2 4(aq)，待达到平衡后，移走上层 清液， 重复多次操作， 最终 BaSO4生成 BaCO3； 反应的平衡常数 Kc(SO 2 4) c(CO2 3) c(SO 2 4)c(Ba2 ) c(CO2 3)c(Ba2 ) Ksp(BaSO4)
8、Ksp(BaCO3) 1.010 10 5.010 90.02； 2.33 g BaSO4物质的量为 0.01 mol， 根据 BaSO4(s)CO 2 3(aq) BaCO3(s)SO2 4(aq)，完全转化需要 0.01 mol CO2 3，同时溶液中产生 0.01 mol SO2 4，根 据 K 值溶液中含有 n(CO2 3)0.01 mol 0.02 0.5 mol，需要加入 Na2CO3为 0.01 mol0.5 mol 0.51 mol，需要 Na2CO3溶液的体积为 0.51 mol 1.0 molL 10.51 L510 mL。(2)“混合溶液”过程中， 钛元素在不同 pH 下主要以 TiOC2O4、 TiO(C2O4)2 2和 TiO(OH) 三种形式存在， 调节混合液 pH 在 2.8 左右再进行沉淀，据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有 TiO(C2O4)2 2(即 b 微粒)， “沉淀”时的离子方程式为 TiO(C2O4)2 2Ba2 4H2O=BaTiO(C2O4)24H2O； 随着氨水的 不断加入，溶液的 pH 不断增大，可以判断 c 对应钛的形式为 TiO(OH) 。
