【2026版化学步步高大二轮专题复习讲义专题六第25练电解质溶液中归因分析、平衡常数计算问题

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第25练　电解质溶液中归因分析、平衡常数计算问题

[分值：50分]

[真题专练]

1.(4分)[2023·全国乙卷，27(3)]LiMn₂O₄作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO₃，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn₂O₄的流程如下：

已知：K_sp[Fe(OH)₃]=2.8×10^-39，K_sp[Al(OH)₃]=1.3×10^-33，K_sp[Ni(OH)₂]=5.5×10^-16。

溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe³⁺)=mol·L^-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是。 

答案　2.8×10^-9　Al³⁺

解析溶液pH=4，此时溶液中c(OH^-)=1.0×10^-10mol·L^-1，c(Fe³⁺)==2.8×10^-9mol·L^-1，溶液中的c(Fe³⁺)小于1.0×10^-5mol·L^-1，认为Fe³⁺已经沉淀完全；同理，pH≈7，c(OH^-)=1.0×10^-7mol·L^-1，c(Al³⁺)=1.3×10^-12mol·L^-1，c(Ni²⁺)=5.5×10^-2mol·L^-1，Al3+沉淀完全。

2.(6分)[2022·全国乙卷，26(1)(2)]废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO₄、PbO₂、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。

一些难溶电解质的溶度积常数如下表：

一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：

(1)在“脱硫”中PbSO₄转化反应的离子方程式为， 

用沉淀溶解平衡原理解释选择Na₂CO₃的原因：。 

(2)在“脱硫”中，加入Na₂CO₃不能使铅膏中BaSO₄完全转化，原因是。 

答案　(1)PbSO₄(s)+C(aq)PbCO₃(s)+S(aq)　反应PbSO₄(s)+C(aq)PbCO₃(s)+S(aq)的平衡常数K===≈3.4×10⁵>10⁵，PbSO₄可以比较彻底地转化为PbCO₃

(2)反应BaSO₄(s)+C(aq)BaCO₃(s)+S(aq)的平衡常数K===≈0.04≪10⁵，反应正向进行的程度有限

3.(8分)[2024·海南15(1)(2)(3)(5)]锰锌铁氧体(Mn_xZn_1-yFe₂O₄)元件是电子线路中的基础组成部分。某实验室利用废弃电子产品中的锰锌铁氧体制备MnO₂、ZnO和FeC₂O₄·2H₂O，可用于电池、催化剂等行业，其工艺流程如下：

(1)氨浸的作用是将元素(填元素符号)有效转移到水溶液中。 

(2)煮沸含有配合物的溶液B，产生混合气体，经冷凝后所得溶液可循环用于氨浸，该溶液是。 

(3)沉锰反应的离子方程式为。 

(5)通过加入CaSO₄固体，除去滤液中危害环境的C₂，已知K_sp(CaSO₄)=7.1×10^-5，K_sp(CaC₂O₄)=2.3×10^-9。反应CaSO₄(s)+C₂(aq)CaC₂O₄(s)(aq)的平衡常数为。 

答案　(1)Zn　(2)氨水　(3)3Mn²⁺+(5n+2)H₂O5MnO₂·nH₂O↓+4H⁺　(5)3.1×10⁴

解析锰锌铁氧体经过氨浸后，分离得到的溶液B经煮沸得到氢氧化锌，则氨浸的作用是将锌元素转移到溶液B中，将分离得到的固体A溶于硫酸，得到含锰、铁元素的溶液；沉锰过程中，KMnO₄与Mn²⁺发生归中反应生成MnO₂·nH₂O；由于加入铁粉还原，则溶液C主要含三价铁离子，铁粉将铁离子还原为二价铁离子，加入K₂C₂O₄沉铁，将二价铁离子转化为FeC₂O₄·2H₂O。

(5)平衡常数K===≈3.1×10⁴。

[模拟演练]

4.(16分)(1)在1.0 L Na₂CO₃溶液中溶解0.01 mol BaSO₄，则Na₂CO₃溶液的最初浓度不得低于 mol·L^-1(忽略溶液体积变化)[已知：常温下K_sp(BaSO₄)=1×10^-10，K_sp(BaCO₃)=1×10^-9]。 

(2)已知25 ℃时CH₃COONH₄呈中性，则该温度下CH₃COONH₄溶液中水电离的H⁺浓度为， 

溶液中离子浓度大小关系为。 

(3)NH₄Cl溶液呈(填“酸”“碱”或“中”)性，其原因是(用离子方程式表示)。 

NaHCO₃溶液呈(填“酸”“碱”或“中”)性，其原因是(用离子方程式表示)。 

(4)已知常温下Fe(OH)₃和Mg(OH)₂的K_sp分别为8.0×10^-38、1.0×10^-11，向浓度均为0.1 mol·L^-1的FeCl₃、MgCl₂的混合溶液中加入碱液，要使Fe³⁺完全沉淀而Mg²⁺不沉淀，应该调节溶液pH的范围是。(已知lg 2=0.3，离子浓度低于10^-5mol·L^-1时认为沉淀完全) 

答案　(1)0.11　(2)1.0×10^-7 mol·L^-1

c()=c(CH₃COO^-)>c(OH^-)=c(H⁺)

(3)酸　+H₂ONH₃·H₂O+H⁺　碱　+H₂OH₂CO₃+OH^-　(4)3.3≤pH<9

解析(1)沉淀转化的离子方程式为(aq)+BaSO₄(s)₃(s)+(aq)，K=====0.1，c()==mol·L^-1=0.1mol·L^-1，Na₂CO₃溶液的最初浓度c(Na₂CO₃)≥(0.01+0.1)mol·L^-1=0.11mol·L^-1。(2)CH₃COOH和NH₃·H₂O的电离常数相等，则该温度下CH₃COONH₄溶液中铵根离子和醋酸根离子水解程度相同，导致醋酸铵溶液呈中性；水电离出氢离子的浓度为1.0×10^-7mol·L^-1；水的电离程度很小，溶液中离子浓度大小顺序是c()=c(CH₃COO^-)>c(OH^-)=c(H⁺)。

(4)≤c(OH^-)<，即mol·L^-1≤c(OH^-)<mol·L^-1，2×10^-11mol·L^-1≤c(OH^-)<1×10^-5mol·L^-1，mol·L^-1<c(H⁺)≤mol·L^-1，则3.3≤pH<9。

5.(3分)某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料制备胆矾(CuSO₄·5H₂O)。将CuO加入适量的稀硫酸中，加热。待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H₂O₂，冷却后用NH₃·H₂O调节pH为3.5~4，再煮沸10 min，冷却后过滤。用NH₃·H₂O调节pH为3.5~4的目的是

。 

答案　促使F水解生成Fe(OH)₃沉淀，同时防止Cu²⁺水解生成Cu(OH)₂沉淀

解析　CuO为碱性氧化物，与硫酸发生复分解反应：CuO+H₂SO₄===CuSO₄+H₂O，除此之外，由于混有氧化铁，溶于硫酸产生Fe^3+，Fe3+与Cu发生反应生成Fe²⁺和Cu²⁺，依据流程可知，加入过氧化氢，重新氧化亚铁离子，便于后续除杂，控制溶液pH为3.5~4的目的是使Fe³⁺沉淀析出，同时防止Cu²⁺水解生成Cu(OH)₂沉淀，导致产品不纯。

6.(5分)捕获CO₂有助于实现碳中和。海洋是地球上最大的“碳库”，海水中存在的主要碳平衡关系如图所示。

已知：①K_a1(H₂CO₃)=10^-6.37，K_a2(H₂CO₃)=10^-10.33；K_sp(CaCO₃)=10^-8.35。

②25 ℃时，海水的pH≈8，表层海水中c(H₂CO₃)=10^-4.97 mol·L^-1。

(1)25 ℃时，表层海水中浓度最大的含碳微粒为(填“H₂CO₃”“”或“”)。 

(2)海洋中形成珊瑚礁(主要成分为CaCO₃)可能涉及反应：Ca²⁺(aq)CaCO₃(s)+H₂CO₃(aq)。请从化学平衡的角度，通过计算判断该反应进行的趋势大小：

(平衡常数可反映反应的趋势。一般认为K>10⁵时，反应基本能完全进行；K<10^-5时，则反应很难进行)。

答案　(1)

(2)K====10^4.39，K值已经很接近10⁵，该反应进行的趋势很大

解析K_a1===10^-6.37，得c(HC)=10^-3.34mol·L^-1，则表层海水中浓度最大的含碳微粒为HC。

7.(8分)(2025·河南二模)草酸钴在化学中应用广泛，可用于制备催化剂等。以钴矿[主要成分为CoO、Co₂O₃、Co(OH)₂，含少量的SiO₂、Al₂O₃、FeO、MnO₂等]为原料制取草酸钴晶体(CoC₂O₄·2H₂O)的工艺流程如图所示。

已知：溶液中相关离子沉淀完全(c≤1.0×10^-5 mol·L^-1)时的pH：

(1)“浸取”时Co₂O₃发生反应的离子方程式为。 

(2)“氧化”过程中消耗H₂O₂的量明显偏高的原因是(用化学方程式表示)。 

(3)在“调节pH=6”的步骤中，沉淀X的成分为。 

(4)在“萃取”步骤中，向溶液中加入某有机酸萃取剂(HA)₂，发生反应：Co²⁺+n(HA)₂₂·(n-1)(HA)₂+2H⁺。当溶液pH处于一定范围内时，测得Co²⁺萃取率随溶液pH的增大而增大，其原因是。 

答案　(1)Co₂O₃+S+4H⁺===2Co²⁺+2H₂O+S　(2)2H₂O₂₂O+O₂↑

(3)Fe(OH)₃、Al(OH)₃

(4)随着溶液的pH增大，c(H⁺)减小，萃取反应平衡向正反应方向移动

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