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1、专题6 Ksp专练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：（1）若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 mol/L，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 mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成_（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。【答案】 Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43-)=molL1=1.31017 molL1，c3(Mg2+)c
2、2(PO43-)(0.01)3(1.31017)2=1.71040Ksp Mg3(PO4)2，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀 【解析】（1）KspFePO4=c(Fe3+)c(PO43-)=1.310-2，则c(PO43-)1.310-17mol/L，QcMg3(PO4)2c3(Mg2+)c2(PO43-)(0.01)3(1.310-17)2=1.6910-401.01034，则无沉淀。2碳酸钠是一种重要的化工原料，主要采用氨碱法生产。回答下列问题：（1）向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中 =_。已知Ksp(BaCO3)=2.6109，Ksp(
3、BaSO4)=1.11010。【答案】 24【解析】（1）在同一个溶液中，c(Ba2)相同，依据溶度积的数学表达式，则有=24。3酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g水）化合物Zn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题：（1）用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_，加碱调节至pH为
4、时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于110-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_时，锌开始沉淀（假定Zn2浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后果是 ，原因是 。【答案】（1）Fe3；2.7；6；Zn2和Fe2分离不开；Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近【解析】（1）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为105mol/L，则溶液中氢氧根的浓度，所以氢离子浓度是2103mol/L，pH2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2浓
5、度为0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为108mol/L，氢离子浓度是106mol/L，pH6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2和Fe2。4碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：（1）上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：_，已知Ksp（AgCl）=1.810-10，Ksp（AgI）=8.510
6、-17。【答案】（1）4.710-7；【解析】（1）体系中既有氯化银又有碘化银时，存在沉淀转化平衡：AgI(s) +ClAgCl(s) +I。分子、分母同时乘以，有：，将Ksp（AgCl）=1.810-10，Ksp（AgI）=8.510-17代入得：。5研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。（1）25，在0.10molL-1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2-)关系如图（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）。pH=13时，溶液中的c(H2S)+c(HS-)= molL-1.某溶液含0.020 molL-1Mn2+、0.10 molL-1H2S，当溶
7、液pH= 时，Mn2+开始沉淀。已知：Ksp(MnS)=2.810-13【答案】（1）0.043；5。【解析】根据图像可知，在pH=13时，c(S2-)=5.710-2mol/L，在0.10molL-1H2S溶液中，根据S元素守恒可知：c(S2-)+ c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol/L，而c(S2-)=5.710-2mol/L，因此c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol/L -5.710-2 mol/L= 0.043 mol/L。由于Ksp(MnS)=2.810-23，在某溶液c(Mn2+)=0.020 molL-1，则开始形成沉淀需要的S2-的浓度是c(S2-)= Ksp(M
8、nS)c(Mn2+)=2.810-130.020 mol/L=1.410-11mol/L，根据图像中c(S2-)与溶液的pH关系可知，此时溶液pH=5，Mn2+开始形成沉淀。6合金是建筑航空母舰的主体材料。（1）航母螺旋浆主要用铜合金制造。80.0gCuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀39.0，则合金中Cu的质量分数为 。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有 。【答案】（1） 83.1% Al、Ni【解析】（1）白色沉淀为Al(OH)3,可
9、得Cu的质量分数为：(80.0g-27 gmol139.0g/78 gmol1)/80.0g100%= 83.1%根据题目所给图可以看出，Al3+在pH=3.4时开始转化为沉淀，说明合金中含Al，在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，说明pH7.0到8.0范围内生成沉淀，根据图可以看出Ni2+在这个范围内转化为沉淀，说明合金中含Ni。7二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的_（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na
10、2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-，其原因是_（已知：Ksp(BaSO4)= 1.1 10-10 Ksp(BaCO3)= 5.1 10-9）【答案】（1）BaCl2BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量CO32时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其它合理答案)【解析】（1）在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl2，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na2CO3除去。根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO4(s)+ CO32-(aq)=
11、BaCO3(s)+SO42-(aq)。8废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：（1）已知pH11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1. 0 molL-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31. 13. 2Fe25. 88. 8Zn25. 98. 9实验中可选用的试剂：30%H2O2、1. 0 molL-1HNO3、1. 0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验
12、步骤依次为：_；_；过滤；_；过滤、洗涤、干燥；900煅烧。【答案】 向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应 滴加1.0 molL-1NaOH，调节溶液pH 约为5(或3.2pH5.9)，使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1. 0 molL-1NaOH，调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11)，使Zn2沉淀完全【解析】向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应 滴加1.0 molL-1NaOH，调节溶液pH 约为5(或3.2pH5.9)，使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1. 0 molL-1NaOH，调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11)，使Zn2沉淀完全9锰酸锂离子蓄电池是第
13、二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆(主要成分为MnO2，含少量 Fe2O3、FeO、A12O3、SiO2等杂质)为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。 (1)已知：室温下，KspA1(OH)3=110-33，KspFe(OH)3=l10-39， pH=7.1 时 Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂时(室温)除去MnSO4液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1 l0-6mol /L)，需调节溶液pH范围为_。【答案】 5.0pH7.1 【解析】(1)除杂时显然只能除去Fe3+和Al3+，不能损失Mn2+，由题意可知，室温下，pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3
14、+，氢氧化铝完全变成沉淀时的KspAl(OH)3= 110-33=c(Al3+)c3(OH-)，c(Al3+)=110-6mol/L，解得：c(OH-)=110-9 mol/L，则溶液c(H+)=l10-5 mol/L ，则pH=5；同理Fe(OH)3完全变成沉淀时，KspFe(OH)3= l10-39=c(Fe3+)c3(OH-)，c(Fe3+)=110-6mol/L，解得：c(OH-)=110-11 mol/L，c(H+)=l10-3 mol/L ，则pH约为3，故pH范围是：5.0pH7.1。10为回收利用废镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等），科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示：已知：常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.7沉淀完全的pH3.79.79.2常温下，Ksp(CaF2)=2.710-11。请回答下列问题：（1）“操作B”的过程是，先在4050加入H2O2，其作用是_（用离子方程式表示）；再调pH至3.77.7，操作B可除去溶液中的_（填元素名称）元素。（2）操作C可除去溶液中的Ca2+，若控制
