组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 水溶液中的离子反应和平衡 > 沉淀溶解平衡 > 溶度积 > 溶度积常数相关计算
题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:44 题号:21556427
稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(可能含FeO、Fe2O3、Al2O3等物质)中提取稀土的工艺如下:

已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃;月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
离子Mg2+Fe3+Fe2+Al3+RE3+
开始沉淀时的pH8.81.46.93.66.2~7.4
沉淀完全时的pH/3.28.94.7/

(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是_______
(2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至_______的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为_______
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______
(4)“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是_______
(5)操作X的过程为:先_______、再固液分离。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。
①用电解YCl3和PtCl4熔融盐的方法可以制备Pt3Y,则生成1molPt3Y合金转移_______mol电子。
用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,发生的电极反应为_______

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解题方法
【推荐1】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂(LiFePO4)为正极材料的一种锂离子二次电池。一种由钛白副产硫酸亚铁[主要成分为FeSO4,还含有少量Fe2(SO4)3、TiOSO4、MgSO4]制备锂离子电池正极材料的前驱体FePO4的工艺流程如图所示:

已知常温下:①“酸溶”后,溶液pH=2.3,有关微粒浓度如下表所示:
微粒TiO2+Mg2+
浓度/mol·L-10.00430.07
②TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,pH=4时,H2TiO3沉淀完全。
③Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11
(1)LiFePO4中,Li+的轨道表示式是___________,该化合物中Fe2+的基态离子的电子排布式为___________
A.[Ar]3d6              B.[Ar]3d64s2              C.[Ar]3d5
(2)“除杂过滤”工序中,将TiO2+转化为H2TiO3除去。加入铁粉的作用是___________
(3)当H2TiO3沉淀完全时,滤渣中是否含有Mg(OH)2 ?结合计算说明原因___________。(忽略溶液体积的变化)
(4)“结晶过滤”获得FeSO4·7H2O的操作为___________
A.蒸发结晶、趁热过滤              B.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)书写“氧化”时发生反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目。___________
(6)工业上可以用电解磷铁渣(主要含FeP)的方法制备FePO4,电解原理如图所示:

①溶液中的H+___________极移动。
A.磷铁渣             B.石墨
②生成FePO4的电极反应式为___________
2024-04-04更新 | 205次组卷
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解题方法
【推荐2】常温下,几种物质的溶度积常数见下表:
物质Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuI
Ksp2.2×10-202.6×10-391.7×10-71.3×10-12
(1)常温下,某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3,为制得纯净CuCl2溶液,宜加入_______调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=_______
(2)过滤后,将所得滤液经过______________操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。
(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要进行的操作是_______
(4)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.800 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀CuI。过滤后,滤液用 0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液40.00 mL。(已知:I2+2S2=S4+2I-)
①可选用_______作滴定指示剂,滴定终点的现象是_______
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为_______
③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为_______
2022-12-05更新 | 208次组卷
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【推荐3】铁碳微电解技术是近年来处理各种污水的一种重要方法,其装置如图所示。
请回答下列问题:
(1)当污水通过铁碳微电解反应器时,会形成数量巨大的微小电池,这些微小电池的负极为______,若污水为酸性溶液,且通过曝气机鼓入充足的空气,正极反应式为:______
(2)其治理污水原理主要有以下几个方面:
①一些不活泼的重金属离子被Fe置换出来。写出从中置换金的离子方程式______
②在处理过程中,有些胶体会发生电泳,向某极富集,从而聚沉除去。胶体电泳时,会向______极移动。
③吸附作用。Fe、C、等都有吸附作用,可以吸附一些悬浮物质。以上四种物质都有吸附性是因为______
A.都有还原性   表面积都很大   都含金属元素   都是胶体
④过程中产生的能沉淀或结合一些无机阴离子例如生成FeS沉淀。由FeS制备气体可选用______
A.稀硫酸          稀硝酸             稀盐酸             浓硫酸
(3)溶液中的Fe元素最终均转化为沉淀除去。为更好除去,请参考装置图,从试剂用量角度提出可以采取哪些措施回答一条即可______

(4)已知常温下,
①计算的水解常数为______
②向饱和混合溶液中,逐渐加入少量固体忽略体积和温度变化______选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“不变”。结合相关数据推理说明原因______
2020-02-13更新 | 86次组卷
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