2019版高考化学难点剖析专题15化工流程中溶度积常数应用练习.docx

专题15 化工流程中溶度积常数应用1（2019届全国大联考高三入学调研考试卷四）氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=- 221 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H=- 393.5 kJ/molN2(g)+O2(g)=2NO(g) H= +181 kJ/mol （1）若某反应的平衡常数表达式为K=，请写出此反应的热化学方程式：_；下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_。a增大容器压强 b升高温度 c使用优质催化剂 d增大CO的浓度（2）向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如下表所示。物质的量/molT1/T2/05 min10 min15 min20 min25 min30 minNO2.01.160.800.800.500.400.40N200.420.600.600.750.800.8005min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)=_，该条件下的平衡常数K=_。第15 min后，温度调整到T2，数据变化如上表所示，则T1_ T2(填“”“T2。若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol，此时各量分析如下： T2时平衡常数K=4， 加入混合物后Qc=1.36K，则此时反应正向移动；由于温度不变，平衡常数为定值，新平衡时有：=4，解得x=0.2；经计算NO起始总量为2mol+2mol=4mol，达到新平衡时NO的物质的量为（1.2-20.2）mol/L2L=1.6mol，转化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最终达平衡时NO的转化率a=。（3）由于KspCu(OH)2KspMg(OH)2，所以先生成Cu(OH)2沉淀；当两种沉淀共存时，溶液是Cu(OH)2、Mg(OH)2的饱和溶液，溶液中OH-离子浓度相同，根据溶度积常数计算，溶液中c(Mg2+)/c(Cu2+)=8.2108。2（2018届广东省七校联合体高三第三次联考）铅单质及其化合物在新能源领域应用广泛，工业上利用方铅精矿（主要成分为PbS）制备PbSO4的工艺流程如下：已知：PbCl2（s）+2Cl(aq)PbCl4-(aq) H0 Ksp(PbSO4)=1.010-8,Ksp(PbCl2)=1.610-5Fe3、Pb2以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH值分别为3.2、7.0。（1）步骤中发现有淡黄色沉淀生成，请写出离子反应方程式：_；（2）步骤原料预处理过程中写出一种除搅拌外加快反应速率的办法：_；反应温度不宜过高，且需加入过量盐酸保证溶液呈强酸性，原因是：_；（3）操作应为：_ ；操作应为：_ ；A、趁热过滤 B、蒸发浓缩，冷却结晶； C、蒸发结晶 D、重结晶（4）写出步骤III中PbCl2生成PbSO4的离子反应方程式：_ ，该反应的平衡常数K=_；（5）铅蓄电池（Pb-PbO2-H2SO4）充电时的阳极反应方程式：_ ；（6）某铅蓄电池放电时电流为0.2A，可持续放电时间96500s，此时参加反应的Pb的质量为41.4g，求该电池放电的能量转化率=_ 。（电池能量转化率的定义：=实际输出电量/理论输出电量100%，结果保留两位有效数字，已知法拉第常数为96500C/mol）【答案】PbS+2Fe3+2Cl= PbCl2+2Fe2+S将方铅矿精矿磨成粉末抑制Fe3+、Pb2+离子水解ABPbCl2（s）+ SO42(aq) PbSO4（s）+2Cl-(aq)1.6103mol/LPbSO4 -2e +2H2O =PbO2+SO42-+4H+50% (3)产物中加入饱和食盐水，趁热过滤，利于PbCl2（s）+2Cl(aq)PbCl4-(aq)H0 正向进行，使PbCl2溶解，过滤除去硫等杂质，滤液1含有PbCl4-、Cl-、Fe2、Fe3等，滤液1蒸发浓缩，冷水浴中冷却，利用平衡逆向进行，析出PbCl2晶体，操作应为：趁热过滤；操作应为：蒸发浓缩，冷却结晶； (4) Ksp(PbSO4)=1.010-8Ksp(PbCl2)=1.610-5，结合沉淀的转化，PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀是因为PbCl2中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡，使溶解平衡正向移动生成硫酸铅，反应的离子方程式为：PbCl2（s）+ SO42-(aq)PbSO4（s）+2Cl-(aq)，该反应的平衡常数K=1.6103mol/L；(5)铅蓄电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，PbSO4在阳极失去电子，生成PbO2，电极反应式为：PbSO4 -2e- +2H2O =PbO2+SO42-+4H+；（6）41.4gPb的物质的量为：=0.2mol，由电极反应可知：Pb2e-，所以实际输出电量为：0.2mol296500C/mol=38600C，理论输出的电量为：Q=It=0.2A96500s=19300C，该电池放电的能量转化率=实际输出电量/理论输出电量100%=100%=50%。3软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物，现代冶炼金属锰的工艺流程如下图所示，步骤中杂质离子逐一沉淀。下表为t时，有关物质的Ksp 物质Fe(OH)3Cu(OH)2Ca(OH)2Mn(OH)2CuSCaSMnSMnCO3Ksp4.010-382.210-225.510-61.9脳10-136.3脳10-369.1脳10-62.510-152.210-11软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2C6H12O612H2SO4=12MnSO46CO218H2O（1）写出一种能提高还原浸出速率的措施：_ （2）调节pH 步骤中生成的沉淀为_。加入MnF2的主要目的是除去_ (填“Ca2”、“Fe3”或“Cu2”)（3）等浓度的（NH4)2S与（NH4)2SO4 溶液中，NH4的浓度大小为：前者_后者（填“”、“ ” “=” )。（4）由MnSO4制取MnCO3往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液生成MnCO3，同时还会产生Mn(OH)2，可能的原因有：MnCO3(s)2OH(aq)Mn(OH)2(s)CO (aq)，t时，计算该反应的平衡常数K_(保留一位小数)。【答案】 提高反应温度或将软锰矿研细等其他合理答案 Fe(OH)3 Ca2 115.8 或1.2102【解析】（1）反应物接触面积越大、温度越高反应速率越快，所以能提高还原浸出速率的措施：升高反应温度或将软锰矿研细等；（2）调节溶液的pH，Fe(OH)3的Ksp为4.010-38与其它离子相比最小，调节pH可以将 Fe（OH）3沉淀下来；CaF2难溶于水，滤液2中含有Mn2+、Ca2+、NH4+、SO42-，加入MnF2的目的是形成CaF2沉淀，除去Ca2+；（3）S2水解显碱性，促进NH4水解，所以等浓度的（NH4)2S与（NH4)2SO4 溶液中，NH4的浓度大小为：前者4时，Cu2出现沉淀。(6) 已知旧铍铜原件中含BeO25%，所以BeO的质量为100025%=250g，理论上得到Be的物质的量为250g/25g/mol=10mol，即90g，但实际得到Be的质量为72g，所以Be的产率是72g/90g100% =80%。11（2018届吉林省实验中学高三下学期模拟考试）重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。.某工业废水中主要含有Cr3，同时还含有少量的Fe2、Fe3、Al3、Ca2和Mg2等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：注：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时所需的pH，如下表：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3pH3.79.611.189（1）氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是_(填字母，下同)。ANa2O2 BHNO3 CFeCl3 DKMnO4（2）加入NaOH溶液调整溶液pH8时，除去的离子是_；已知钠离子交换树脂的原理：MnnNaRMRnnNa，此步操作被交换除去的杂质离子是_。AFe3 BAl3 CCa2 DMg2（3）还原过程在酸性条件下进行，每消耗0.8 mol Cr2O转移4.8 mol e，该反应离子方程式为_。.酸性条件下，六价铬主要以Cr2O形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O的废水，该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3溶液。（1）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？_(填“能”或“不能”)，理由是_。（2）常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp11020，假设溶液的c(Cr3)=0.01mol/L，当pH应为_时开始生成沉淀。【答案】 A AB CD 3S2O4Cr2O26H=6SO8Cr313H2O 不能 因阳极产生的Cu2不能使Cr2O还原到低价态 8【解析】I.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子,同时Cr3+被氧化为Cr2O72-,加氢氧化钠调节pH=8,则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤,滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等,通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,然后加Na2S2O3把Cr2O72-还原为Cr3+,再调节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4，(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子,同时不能引入新的杂质,所以可以用Na2O2代替H2O2；(2)根据表中数据可知,pH=8时,Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,则Fe3+、Al3+被除去;通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+；(3)每消耗0.8molCr2O72-转移4.8mole,则1molCr2O72-转移6mol电子,所以生成Cr3+,S2O32-被氧化为SO42-,则反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+6SO42-+8Cr3+13H2O； II.(1)若用Cu电极来代替Fe电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应；(2)由Cr(OH)3的溶度积Ksp11020可得Kspc(Cr3+)c3(OH)=0.01c3(OH)=11020，c(OH)=1106，所以c(H+)=1108，pH=8。12(2018安徽省合肥市高三第三次教学质量检测)H2S在重金属离子处理、煤化工等领域都有重要应用。请回答：H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体，反应原理为COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)H=+7kJmol1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=42kJmol1已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)能量(kJmol1)1310442x669（1）计算表中x=_。（2）T时，向VL容积不变的密闭容器中充入1mol COS(g)、1mol H2(g)和1mol H2O(g)，发生上述两个反应。在T时测得平衡体系中COS为0.80 mol，H2为0.85 mol，则T时反应的平衡常数K=_(保留2位有效数字)。上述反应达平衡后，若向其中再充入1mol COS(g)、1molH2(g)和1mol H2O(g)，则再次达平衡后H2的体积分数_(填“增大”、“减小”或“不变”);若升高温度，则CO的平衡体积分数_(填“增大”、“减小”或“不变”)，其理由是_。H2S在高温下分解制取H2，同时生成硫蒸气。（3）向2L密闭容器中加入0.2molH2S，反应在不同温度(9001500)下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图所示，则在此温度区间内，H2S分解反应的主要化学方程式为_；在1300时，反应经2min达到平衡，则02min的反应速率v(H2S)=_。H2S用作重金属离子的沉淀剂。（4）25时，向浓度均为0.001molL1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，当Sn2+开始沉淀时，溶液中c(Ag+)=_。(已知：25时，Ksp(SnS)=1.01025，Ksp(Ag2S)=1.61049)。【答案】 1076 0.044 不变 增大 反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大;反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡体积分数也增大 2H2S2H2+S2 0.02molL1min1 4.01014molL1【解析】试题分析：H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体，反应原理为COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)H=+7kJmol-1，该反应为吸热反应 ；CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-42kJmol-1，该反应为放热反应。 (1)化学反应的反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和。由COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) H=+7kJmol-1可知，1310+442-x-669=7，所以x=1076。(2)T时,向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，发生上述两个反应。在T时测得平衡体系中COS为0.80mol，H2为0.85mol，由物料守恒可以求出H2S和CO 的平衡量分别为0.20mol和0.15mol，由于反应中各组分的化学计量数均为1，所以，T时反应的平衡常数K=。上述反应达平衡后,若向其中再充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，则与原平衡体系的起始投料的配比相同，由于两个反应均分气体分子数不变的反应，所以再次达平衡后H2的体积分数不变；若升高温度，则CO的平衡体积分数增大，因为反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大；而反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动也使CO的平衡体积分数也增大。H2S在高温下分解制取H2，同时生成硫蒸气。H2S用作重金属离子的沉淀剂。(4)25时,向浓度均为0.001molL-1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，当Sn2+开始沉淀时，c(S2-)mol/L，所以，溶液中c(Ag+)=4.010-14molL-1。13（2018届重庆市巴蜀中学高三适应性月考）石英砂岩，是硅石中的一种，其主要化学成分可简单表示为MgAl4Si10O26(OH)2(假设杂质均能溶于硫酸)，工业上拟用该物质为原料制备高纯度硅，其艺流程如图所示：（1）请将石英砂岩的组成用氧化物的形式表示：_,酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_。(答出两点)（2）实验室用18.4molL-1的浓硫酸配制250mL4.8molL-1的硫酸，需量取浓硫酸_mL(结果保留一位小数)；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需_。（3）制备高纯硅的过程中需要用到Cl2，请写出实验室制备Cl2的离子反应方程式：_。（4）请写出b和H2反应的化学方程式，并用单线桥法表示该反应过程中电子的转移：_。（5）通过实验测得滤液a中c(Al3+)=1.0molL-1，c(Mg2+)=0.28molL-1，某同学打算通过调节溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分离(当离子浓度降到1.010-6molL-1时即视为完全分离)，则试剂X用_(填“0.1molL-1NaOH或“0.1molL-1氨水”)较好；沉淀时应控制溶液的pH值的取值范围为_(已知：KspAl(OH)3=8.010-33，KspMg(OH)2=2.810-11，lg2=0.3，lg5=0.7)。【答案】 .MgO2Al2O310SiO2H2O 加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎 65.2 250mL容量瓶、胶头滴管 MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O Si+4HCl 0.1molL-1氨水 5.3，9.0)【解析】(1)MgAl4Si10O26(OH)2用氧化物的形式表示为MgO2Al2O310SiO2H2O，酸浸时，为了提高浸取率，可以改变适当的条件，采取的措施通常有加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎，故答案为：MgO2Al2O310SiO2H2O；加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎；(2)根据稀释后硫酸的物质的量不变，需量取浓硫酸的体积=0.0652L=65.2 mL，配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需250mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：65.2；250mL容量瓶、胶头滴管；(3)实验室通常用浓盐酸与二氧化锰加热制备Cl2，反应的离子反应方程式为MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O，故答案为：MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O；(4)根据流