2021年高考化学真题和模拟题分类汇编 专题14 沉淀溶解平衡 (含解析).docx
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1、- 1 - 20212021 高考真题和模拟题分类汇编高考真题和模拟题分类汇编 化学化学 专题专题 14 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 2021 年化学高考题年化学高考题 一、单选题一、单选题 1 (2021全国高考真题)全国高考真题)已知相同温度下,已知相同温度下, 3sp4sp BaSOBaCOKK。某温度下,饱和。某温度下,饱和 溶液中溶液中 2- 4 -lgSOc 、 2- 3 -lgCOc 、与、与 2+ -lgBac 的关系如图所示。的关系如图所示。 下列说法正确的是下列说法正确的是 A曲线曲线代表代表 3 BaCO的沉淀溶解曲线的沉淀溶解曲线 B该温度下该温度下 4 BaSO的的 s
2、p4 BaSOK值为值为 -10 1.0 10 C加适量加适量 2 BaCl固体可使溶液由固体可使溶液由 a 点变到点变到 b 点点 D 2+5.1 Ba=10c 时两溶液中时两溶液中 21 2- 4 yy 2- 3 SO =10 CO c c 【答案】【答案】B 【分析】 BaCO3、 BaSO4均为难溶物, 饱和溶液中lgc(Ba2 )lgc(2- 4 SO)lgc(Ba2 )c(2- 4 SO) lgKsp(BaSO4),同理可知溶液中lgc(Ba2 )lgc(2- 3 CO)lgKsp(BaCO3),因 Ksp(BaSO4) Ksp(BaCO3), 则lgKsp(BaCO3)lgKsp
3、(BaSO4), 由此可知曲线为lgc(Ba2 - 2 - )与lgc(2- 4 SO)的关系,曲线为lgc(Ba2 )与lgc(2- 3 CO)的关系。 【解析】 A由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,由上述分析可知,曲线为 BaSO4 的沉淀溶解曲线,选项 A 错误; B 曲线为 BaSO4溶液中lgc(Ba2 )与lgc(2- 4 SO)的关系, 由图可知, 当溶液中lgc(Ba2 )3 时,lgc(2- 4 SO)7,则lgKsp(BaSO4)7310,因此 Ksp(BaSO4)1.010 10,选 项 B 正确; C 向饱和BaSO4溶液中加入适量BaCl2固体后, 溶液
4、中c(Ba2 )增大, 根据温度不变则Ksp(BaSO4) 不变可知,溶液中 c( 2- 4 SO)将减小,因此 a 点将沿曲线向左上方移动,选项 C 错误; D由图可知,当溶液中 c(Ba2 )105.1时,两溶液中 2- 4 2- 3 SO CO c c 2 1 y y 10 10 12 yy 10 ,选项 D 错误; 答案选 B。 2 (2021全国高考真题)全国高考真题)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是 A用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙:用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙: 22 3434 COCaSOCaCOSO B过量铁粉加入
5、稀硝酸中:过量铁粉加入稀硝酸中: 3 32 Fe4HNOFeNO2H O C硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液:硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液: 3 22 Al4OHAlO2H O D氯化铜溶液中通入硫化氢:氯化铜溶液中通入硫化氢: 22 CuSCuS 【答案】【答案】A 【解析】 A.硫酸钙微溶,用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙转化为难溶的碳酸钙,离子方程式为: C 2 3 O +CaSO4=CaCO3+S 2 4 O ,故 A 正确; B过量的铁粉与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水,离子方程式应为: 3Fe+8H+2N 3 O=3Fe2+2NO+4H2O,故 B 错误; C硫酸铝溶液与少
6、量氢氧化钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸钾,离子方程式应为: Al3+3OH-=Al(OH)3,故 C 错误; - 3 - D硫化氢为弱电解质,书写离子方程式时不能拆,离子方程式应为:Cu2+H2S=CuS+2H+, 故 D 错误; 答案选 A。 二、工业流程题二、工业流程题 3 (2021广东高考真题)广东高考真题)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝 (Al)、钼、钼(Mo)、镍、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下: 已知:已知:25时,时, 2
7、3 H CO的的 7 a1 K =4.5 10, 11 a2 K =4.7 10; 8 sp4 KBaMoO=3.5 10; 9 sp3 KBaCO=2.6 10;该工艺中,;该工艺中,pH6.0时,溶液中时,溶液中Mo元素以元素以 2 4 MoO 的形态存在的形态存在。 (1)“焙烧焙烧”中,有中,有 24 Na MoO生成,其中生成,其中Mo元素的化合价为元素的化合价为_。 (2)“沉铝沉铝”中,生成的沉淀中,生成的沉淀X为为_。 (3)“沉钼沉钼”中,中,pH为为 7.0。 生成生成 4 BaMoO的离子方程式为的离子方程式为_。 若条件控制不当,若条件控制不当, 3 BaCO也会沉淀。
8、为避免也会沉淀。为避免 4 BaMoO中混入中混入 3 BaCO沉淀,溶液中沉淀,溶液中 2- 34 c HCO:c MoO= _(列出算式列出算式)时,应停止加入时,应停止加入 2 BaCl溶液。溶液。 (4)滤液滤液中,主要存在的钠盐有中,主要存在的钠盐有NaCl和和Y,Y为 为_。 往滤液往滤液中添加适量中添加适量NaCl固体后,通入足量固体后,通入足量_(填化学式填化学式)气体,再通入足量气体,再通入足量 2 CO, 可析出可析出Y。 (5)高纯高纯AlAs(砷化铝砷化铝)可用于芯片制造可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示, ,图中所示致密图
9、中所示致密 保护膜为一种氧化物,可阻止保护膜为一种氧化物,可阻止 22 H O刻蚀液与下层刻蚀液与下层GaAs(砷化镓砷化镓)反应。反应。 - 4 - 该氧化物为该氧化物为_。 已知已知:Ga和和Al同族同族,As和和N同族同族。在在 22 H O与上层与上层GaAs的反应中的反应中,As元素的化合价元素的化合价 变为变为+5 价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为_。 【答案】【答案】+63Al OH 2 4 MoO + 2 Ba = 4 BaMoO 97 811 1 4.7 10 mol/2.6 10 L10 3.5 10 3 NaHCO 3
10、NH 23 Al O4:1 【分析】 由题中信息可知,废催化剂与氢氧化钠一起焙烧后,铝和钼都发生了反应分别转化为偏铝酸 钠和钼酸钠,经水浸、过滤,分离出含镍的固体滤渣,滤液 I 中加入过量的二氧化碳,偏铝酸 钠转化为氢氧化铝沉淀,过滤得到的沉淀 X 为氢氧化铝,滤液 II 中加入适量的氯化钡溶液沉 钼后,过滤得到钼酸钡。 【解析】 (1)“焙烧”中,有 24 Na MoO生成,其中 Na 和 O 的化合价为+1 和-2,根据化合价的代数和 为 0 可知,Mo元素的化合价为+6。 (2)“沉铝”中,偏铝酸钠转化为氢氧化铝,因此,生成的沉淀X为3Al OH。 (3)滤液 II 中含有钼酸钠,加入氯
11、化钡溶液后生成 4 BaMoO沉淀,该反应的离子方程式 为 2 4 MoO + 2 Ba = 4 BaMoO。 - 5 - 若开始生成 3 BaCO沉淀,则体系中恰好建立如下平衡: 2 3443 +BaCOHHCOBaMoOMoO ,该反应的化学平衡常数为 +2+2-2-2 4 344 -2- 3 2 3 + 3 2 3 () c(H )c()c()c(Ba)(H ) () ()c()c()c(Ba BaMoO COMoOMoO HCOHCOCOBa)()CO asp sp K K cc K cK 。为避免 4 BaMoO中混入 3 BaCO沉淀, 必须满足 2 4 4 3 2 3 BaMoO
12、 MoO HCO () (H ) () B()C)a O asp sp K K cc cK , 由于“沉钼” 中pH为 7.0, 7 (H )1 10 mol/Lc , 所以溶液中 2 3 7 2 4 4 3 BaM() () ()1 10 oO MoO HCOBaCOmol/L() asp sp K K c cK 时,开始生成 3 BaCO沉淀, 因此, 2- 34 c HCO:c MoO= 7 79 3 8 4 1 2 1 1 10 mol/L() 1 10 mol/L BaCO 2.6 10 BaMoO3.5(4.)7 1010 sp asp K K K 时,应停止加入 2 BaCl溶液
13、。 (4)滤液 I 中加入过量的二氧化碳,偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,同时生成碳酸氢钠, 过滤得到的滤液 II 中含有碳酸氢钠和钼酸钠。滤液 II 中加入适量的氯化钡溶液沉钼后,因此, 过滤得到的滤液中,主要存在的钠盐有NaCl和 3 NaHCO,故Y为 3 NaHCO。 根据侯氏制碱法的原理可知,往滤液中添加适量NaCl固体后,通入足量 3 NH,再通入 足量 2 CO,可析出 3 NaHCO。 (5)由题中信息可知,致密的保护膜为一种氧化物,是由 22 H O与AlAs反应生成的,联 想到金属铝表面容易形成致密的氧化膜可知,该氧化物为 23 Al O。 由Ga和Al同族、As和N同族可知,
14、GaAs中显+3 价(其最高价) 、As显-3 价。在 22 H O 与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5 价,其化合价升高了 8,As元素被氧化, 则该反应的氧化剂为 22 H O,还原剂为GaAs。 22 H O中的 O 元素为-1 价,其作为氧化剂时, O 元素要被还原到-2 价,每个 22 H O参加反应会使化合价降低 2,根据氧化还原反应中元素化 合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知,该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 8:24:1。 4 (2021河北高考真题)河北高考真题)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设绿色化学在推动社会可持续发展中
15、发挥着重要作用。某科研团队设 计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气 - 6 - 以外的其他原料,不产生废弃物,实现了以外的其他原料,不产生废弃物,实现了 CrFeAlMg 的深度利用和的深度利用和 Na+内循环。工艺内循环。工艺 流程如图:流程如图: 回答下列问题:回答下列问题: (1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是高温连续氧化工序中被氧化的元素是_(填元素符号填元素符号)。 (2)工序工序的名称为的名称为_。 (3)滤渣的主要成分是滤渣的主要成分是_(填化学式填化学式
16、)。 (4)工序工序中发生反应的离子方程式为中发生反应的离子方程式为_。 (5)物质物质 V 可代替高温连续氧化工序中的可代替高温连续氧化工序中的 NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为此时发生的主要反应的化学方程式为_, ,可可 代替代替 NaOH 的化学试剂还有的化学试剂还有_(填化学式填化学式)。 (6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序热解工序产生的混合气体最适宜返回工序_(填填“”或或“”或或“”或或“”)参与内循参与内循 环。环。 (7)工序工序溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的 pH 为为_。(通常认为溶液中离子浓度小通常认为溶液中离子浓度
17、小于 于 10-5molL-1为沉淀完全为沉淀完全;A1(OH)3+OH-Al(OH)4 :K=100.63,Kw=10-14,KspA1(OH)3=10-33) 【答案】【答案】Fe、Cr溶解浸出MgO、Fe2O3 2Na+2 2- 4 CrO+2CO2+H2O= 2- 27 Cr O+2NaHCO34Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO3 高温 8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2ONa2CO38.37 【分析】 由题给流程可知,铬铁矿、氢氧化钠和空气在高温下连续氧化发生的反应为,在熔融氢氧化 钠作用下,Fe(CrO2)2被氧气高温氧化生成铬酸钠和氧化铁,氧化铝与
18、熔融氢氧化钠反应转化 为偏铝酸钠,氧化镁不反应;将氧化后的固体加水溶解,过滤得到含有氧化镁、氧化铁的滤 渣 1 和含有过量氢氧化钠、铬酸钠、偏铝酸钠的滤液;将滤液在介稳态条件下分离得到铬酸 钠溶液、氢氧化钠溶液和偏铝酸钠溶液;向铬酸钠溶液中通入过量的二氧化碳得到重铬酸钠 - 7 - 和碳酸氢钠沉淀;向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳气体得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠; 向滤渣 1 中通入二氧化碳和水蒸气,氧化镁与二氧化碳和水蒸气反应转化为碳酸氢镁溶液; 碳酸氢镁溶液受热分解得到碳酸镁固体和二氧化碳、水蒸气,二氧化碳、水蒸气可以在工序 循环使用;碳酸镁高温煅烧得到氧化镁。 【解析】 (1)由分析可知
19、,高温连续氧化工序中被氧化的元素是铁元素和铬元素,故答案为:Fe、Cr; (2)由分析可知,工序为将氧化后的固体加水溶解浸出可溶性物质,故答案为:溶解浸出; (3)由分析可知,滤渣的主要成分是氧化铁和氧化镁,故答案为:MgO、Fe2O3; (4)工序中发生的反应为铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铬酸钠和碳酸氢钠沉淀, 反应的离子方程式为 2Na+2 2- 4 CrO+2CO2+H2O= 2- 27 Cr O+2NaHCO3,故答案为: 2Na+2 2- 4 CrO+2CO2+H2O= 2- 27 Cr O+2NaHCO3; (5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氢氧化钠发生的主要反应为高温
20、下, , Fe(CrO2)2与氧气 和碳酸氢钠反应生成铬酸钠、氧化铁、二氧化碳和水,反应的化学方程式为 4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO3 高温 8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O;若将碳酸氢钠换为碳酸钠也能发生类 似的反应,故答案为:4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO3 高温 8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O; (6)热解工序产生的混合气体为二氧化碳和水蒸气,将混合气体通入滤渣 1 中可以将氧化镁转 化为碳酸氢镁溶液,则混合气体最适宜返回工序为工序,故答案为:; (7)工序溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的反应为 4 2
21、 3 + Al OHAl+OOHH+H ,反应的平衡常数为 K1= + 4 c 1 OH)lc(HA = - - +- 4 c(OH ) cc(H )c(AlHOHO) = 1 w K K =1013.37,当4cAl OH 为 105mol/L 时,溶液中氢离子浓度为 1 4 cAl OH 1 K = 513 37 1 1010 . mol/L=108.37mol/L,则溶 液的 pH 为 8.37,故答案为:8.37。 5 (2021全国高考真题全国高考真题) 磁选后的炼铁高钛炉渣磁选后的炼铁高钛炉渣, 主要成分有主要成分有 2 TiO、 2 SiO、 23 Al O、MgO、 CaO以及
22、少量的以及少量的 23 Fe O。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 - 8 - 该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表见下表 金属离子金属离子 3 Fe 3 Al 2 Mg 2 Ca 开始沉淀的开始沉淀的pH2.23.59.512.4 沉淀完全沉淀完全 51 c=1.0 10 mol L 的的pH3.24.711.113.8 回答下列问题:回答下列问题: (1)“焙烧焙烧”中,中, 2 TiO、 2 SiO几乎不发生反应,几乎不发生反应, 23 A
23、l O、MgO、CaO、 23 Fe O转化为相应的 转化为相应的 硫酸盐,写出硫酸盐,写出 23 Al O转化为转化为 44 2 NH Al SO的化学方程式的化学方程式_。 (2)“水浸水浸”后后“滤液滤液”的的pH约为约为 2.0,在,在“分步沉淀分步沉淀”时用氨水逐步调节时用氨水逐步调节pH至至 11.6,依次析出的,依次析出的 金属离子是金属离子是_。 (3)“母液母液中中 2+ Mg浓度为浓度为_ -1 mol L 。 (4)“水浸渣水浸渣”在在 160“酸溶酸溶”最适合的酸是最适合的酸是_。“酸溶渣酸溶渣”的成分是的成分是_、_。 (5)“酸溶酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,后,
24、将溶液适当稀释并加热, 2 TiO 水解析出水解析出 22 TiOxH O沉淀,该反应的离子方沉淀,该反应的离子方 程式是程式是_。 (6)将将“母液母液”和和“母液母液”混合,吸收尾气,经处理得混合,吸收尾气,经处理得_,循环利用。,循环利用。 【答案】【答案】 2344 2 Al O4 NHSO 焙烧 32 2 44 2NH Al SO6NH3H O 3+3+2+ FeAlMg、 6 1.0 10 硫酸 2 SiO 4 CaSO - 9 - 2+ 222 +(x+1)H OTiOxH O+ HTiO2 424 (NH ) SO 【分析】 由题给流程可知,高钛炉渣与硫酸铵混合后焙烧时,二氧化
25、钛和二氧化硅不反应,氧化铝、 氧化镁、氧化钙、氧化铁转化为相应的硫酸盐,尾气为氨气;将焙烧后物质加入热水水浸, 二氧化钛、二氧化硅不溶于水,微溶的硫酸钙部分溶于水,硫酸铁、硫酸镁和硫酸铝铵溶于 水,过滤得到含有二氧化钛、二氧化硅、硫酸钙的水浸渣和含有硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝铵 和硫酸钙的滤液;向 pH 约为 2.0 的滤液中加入氨水至 11.6,溶液中铁离子、铝离子和镁离子 依次沉淀,过滤得到含有硫酸铵、硫酸钙的母液和氢氧化物沉淀;向水浸渣中加入浓硫酸 加热到 160酸溶,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应,二氧化钛与稀硫酸反应得到 TiOSO4, 过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的酸溶渣和 TiOSO
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