1、 1 沉淀溶解平衡在物质分离中的应用 工业上采用湿法炼锌过程中,以 ZnSO4为主要成分的浸出液中,含有 Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl等杂质,这些 杂质不利于锌的电解,必须事先除去。 现有下列试剂可供选择:酸性 KMnO4溶液 NaOH 溶液 ZnO H2O2溶液 Zn Fe AgNO3 Ag2SO4 下列说法不正确的是 A用酸性 KMnO4溶液将 Fe2+氧化成 Fe3+,再转化为 Fe(OH)3沉淀除去 B用 ZnO 调节浸出液的酸碱性,可使某些离子形成氢氧化物沉淀 C在实际生产过程中,加入 Ag2SO4可除去 Cl,利用的是沉淀转化的原理 D可以用 ZnCO3代替 ZnO 调节溶液
2、的酸碱性 【参考答案】A 【试题解析】Fe3+比 Fe2+更易水解形成 Fe(OH)3沉淀,但用酸性 KMnO4溶液氧化 Fe2+时,会引入 K+、Mn2+ 等杂质离子,这些离子在后续反应中难以除去,影响生产,A 项错误。生产中应使用 H2O2溶液氧化 Fe2+, 然后加入 ZnO 或 ZnCO3消耗溶液中的 H+,调节溶液的 pH,使 Fe3+等形成氢氧化物沉淀而不引入新的杂 质,B、D 项正确。C 项利用 AgCl 比 Ag2SO4更难溶的性质,从而发生沉淀的转化,正确。 沉淀转化 1沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。 2当一种试剂能沉淀溶
3、液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉 淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子的目的。 3溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度 的 Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的 BaCO3沉淀。 2 1工业废水中常含有 Cu2 、Cd2、Pb2等重金属离子,可加入过量的难溶电解质 FeS、MnS,使这些金属 离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实,可推知 FeS、MnS 具有的相关性质是 A在水中的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS B在水中的溶解能力小于 CuS、CdS、PbS C在
4、水中的溶解能力与 CuS、CdS、PbS 相同 D二者均具有较强的吸附性 2工业生产中常用 MnS 作为沉淀剂除去工业废水中的 Cu2 ,Cu2(aq)MnS(s)=CuS(s)Mn2(aq),下 列说法错误的是 A该反应平衡时 c(Mn2 )c(Cu2) BMnS 的 Ksp大于 CuS 的 Ksp C向平衡体系中加入少量 CuSO4固体后,c(Mn2 )增大 D该反应的平衡常数 K sp(MnS) sp(CuS) K K 3已知 25 时三种金属硫化物的溶度积常数分别是:Ksp(FeS)6.3 1018 mol2 L2、Ksp(CuS)1.3 1036 mol2 L2、Ksp(MnS)2.
5、5 1013 mol2 L2,下列说法中正确的是 A25 时,FeS 的溶解度大于 MnS 的溶解度 B25 时,饱和 CuS 溶液中,Cu2的浓度为 1.3 1036 mol L1 C除去某溶液中的 Cu2,可以选用 FeS 或 MnS 作沉淀剂 D因为 H2SO4是强酸,所以反应 CuSO4H2S=CuSH2SO4不能发生 4重金属离子会对河流和海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH2.0,1 g/mL)中含有 Ag 、Pb2等重 金属离子,其浓度约为 0.01 mol/L,排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如下: 难溶电解质 AgI AgOH Ag2S Ksp 8.3 1012
6、5.6 108 6.3 1050 难溶电解质 PbI2 Pb(OH)2 PbS Ksp 7.1 109 1.2 1015 3.4 1028 (1)你认为往废水中加入_(填字母序号),沉淀效果最好。 ANaOH BNa2S CKI DCa(OH)2 (2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的 pH8,处理后废水中 c(Pb2 )_。 (3) 如果用食盐处理只含 Ag 的废水,测得处理后的废水(1 g/mL)中 NaCl 的质量分数为 0.117%,若 环境要求排放标准为 c(Ag )低于 1 108mol/L,问该工厂处理后的废水中 Ag是否符合排放标准? 要求写出计算过程。已知 Ksp(AgCl
7、)1.8 1010。 5毒重石的主要成分为 BaCO3(含 Ca2 、Mg2、Fe3等杂质),实验室利用毒重石制备 BaCl 2 2H2O 的流程 如下: 3 (1)写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式:_ _。 实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的_。 a烧杯 b容量瓶 c滴定管 d玻璃棒 (2)如图是一些难溶氢氧化物在不同 pH 下的沉淀溶解图: 已知:Ksp(BaC2O4)1.6 107,Ksp(CaC2O4)2.3 109 滤渣中含_(填化学式)。再加入 NaOH 调节 pH12.5 可除去或部分除去_(填离 子符号)。 加入 H2C2O4应避免
8、过量的原因是_。 1【答案】A 【解析】根据沉淀向着溶解度减小的方向进行,可以判断 FeS、MnS 的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS, A 项正确。 2【答案】A 【解析】根据反应 Cu2 (aq)MnS(s)=CuS(s)Mn2(aq),可以推断 K sp(MnS)Ksp(CuS),该反应的平衡 常数K 2 2 (Mn) (Cu) c c sp(MnS) sp(CuS) K K 1,c(Mn2 )c(Cu2)。向平衡体系中加入少量CuSO 4固体后,c(Cu 2)增 大,溶解平衡向右移动,c(Mn2 )增大,所以,只有 A 项不正确。 3 【答案】C 【解析】AFeS、MnS 结构相似
9、,Ksp越大溶解度越大,FeS 的 Ksp=6.3 1018,MnS 的 Ksp=2.5 1013,FeS 4 的溶解度小于 MnS 的溶解度,故 A 错误;BCuS 的 Ksp=c(Cu2+) c(S2),饱和 CuS 溶液中,Cu2的浓 度= 1.3 10 18 mol L1,故 B 错误;C一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,所以用 FeS 或 MnS 作沉 淀剂除去某溶液中的 Cu2,故 C 正确;DCuS 难溶于 H2SO4,所以反应 CuSO4H2S=CuSH2SO4 能发生,故 D 错误。 4【答案】 (1)B (2)1.2 103 mol/L (3)见解析 【解析】 (1)由题表知
10、,Ag2S、PbS 的 Ksp均最小,所以加入 Na2S,沉淀效果最好。 (2) pH8,c(OH)1 106 mol/L,因为用生石灰处理废水,故生成 Pb(OH)2沉淀,由 Pb(OH)2Pb2 2OH得 K spc(Pb 2) c2(OH),c(Pb2)K sp/(1 10 6)21.2 10 15 1 10 12 mol/L1.2 103 mol/L。 (3) 取 100 g 处理过的废水,因 1 g/mL,故其体积相当于 100 mL,则 m(NaCl)100 g 0.117%0.117 g。c(Cl)c(NaCl)0.117/58.5 mol 0.1 L 2 102 mol/L,c
11、(Ag )K sp/c(Cl )1.8 10 10 2 10 2 mol/L9 109 mol/L,低于 1 108 mol/L,符合排放标准。 5【答案】 (1)BaCO32H =Ba2CO 2H2O ad (2)Fe(OH)3 Mg2 、Ca2 H2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀,产品产量减少 【解析】 (1)“浸取”主要是 BaCO3与盐酸反应的过程,反应的离子方程式为 BaCO32H =Ba2CO 2 H2O;实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸,需量取浓盐酸和水的体积,需使用烧杯作为容器进行稀 释,并用玻璃棒搅拌。 (2)从图像可知 Fe3 在 pH 为 3.4 左右就完全沉淀,故滤渣 中含 Fe(OH) 3;当 pH12.5 可使 Mg 2 完全沉淀,Ca2部分沉淀;H 2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀,产品产量减少。