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 ) 1.010 5 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、1.0102
2、4 答案否。Fe3 恰好沉淀完全时， 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
3、酸浓度小于 1 molL 1时 ， 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 molL 1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
4、于 1 molL 1时，可发生反应：PbCl2(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 molL1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
5、 D 正确。 (2)调节 pH 的主要目的是使 Fe3 转化为沉淀，从而除去；沉淀转化的化学方程式为 PbCl2(s) SO 2 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 16.75106molL1。 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：
6、 (1)用 Na2CO3溶液浸泡重晶石(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)1.01010， Ksp(BaCO3)5.010 9 (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
7、左右，再进行“沉淀”，其反 应的离子方程式为_；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(Ba
8、2 ) Ksp(BaSO4) 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)CO2 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 Na 2CO3为0.01mol0.5mol 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) 。
