1．镓是制作高性能半导体的重要原料。工业上常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知某锌矿渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物，利用该矿渣制镓的工艺流程如下：
已知：①镓在元素周期表中位于第四周期ⅢA族，化学性质与铝相似。 ②lg2＝0.3，lg3＝0.48。 ③部分物质的Ksp如表所示：
物质 Ksp
(1)加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)____________________________________。 (2)调pH的目的是_______________________________________________________________；室温条件下，若浸出液中各阳离子的浓度均为0.01 mol·L1，当溶液中某种离子浓度小于1×105 mol·L
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Zn(OH)2 1.6×10－17Ga(OH)3 2.7×10－31Fe(OH)2 8×10－16Fe(OH)3 2.8×10－39 时即认为该离子已完全除去，则pH应调节的范围为______________。
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答案 (1)2Fe2＋H2O2＋2H===2Fe3＋2H2O
(2)使Fe3、Ga3沉淀完全而Zn2不沉淀 5.48 解析 (1)Fe2＋具有还原性，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应的离子方程式是：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (2)根据流程中物质转化关系可知调pH的目的是将Fe3＋、Ga3＋转化为氢氧化物沉淀，Zn2＋不能形成Zn(OH)2，从而与Zn2＋分离；Fe(OH)3和Ga(OH)3属于同种类型，Ksp[Ga(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]，Ga3＋完全沉淀时Fe3＋已经完全沉淀，浓度小于1×10－5mol·L－1， 3 ＋ ＋ ＋ ＋ c(OH－)＝Ksp[Ga?OH?3] ＝c?Ga3＋? 3 2.7×10－311－1＝3×10－9mol·－1，＋)＝×10－5mol·mol·LLc(HL 31×10－5 Ksp[Zn?OH?2]＝c?Zn2＋? 1.6×10－17 0.01 －1，pH＝－lg( 1 ×10－5)＝5.48，Zn2＋开始沉淀时c(OH－)＝3 11 mol·L－1＝4×10－8mol·L－1，c(H＋)＝×10－6mol·L－1，pH＝－lg(×10－6)＝6.6，则pH应调 44节的范围为5.48 2．偏钒酸镁在化工“新型材料”光电领域有着重要的用途。以硼泥[主要成分是MgO(52.12%)还有Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质]为原料设计制备偏钒酸镁的生产工艺如图所示： “除杂”过程加入双氧水的目的是__________________________________________(用离子方程式表示)。此过程中使Fe3、Al3浓度均小于1×106 mol·L1，在室温下需调节pH的范围是：__________(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝1×10Mg2开始沉淀)。 答案 2Fe2＋H2O2＋2H===2Fe3＋2H2O 5＜pH＜9.3 解析 加入双氧水可以把Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。因氢氧化铝的溶解度大于氢氧化铁，根据Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Fe3＋、Al3＋浓度 3 ＋ ＋ ＋ ＋ －39 ＋ ＋ － － ，Ksp[Al(OH)3]＝1×10 －33 ，pH＝9.3时， 均小于l×10－6mol·L－1时c(OH－)> 10－33 mol·L－1＝10－9mol·L－1，pH最小值为5，为防止6－10 Mg2＋沉淀，控制pH的最大值为9.3，所以pH的范围是5 3．工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示： 上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3外，还含有一定浓度的Fe3 ＋ － － ＋ ＋ 杂质，可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3)＝3×105 mol·L1，则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时Fe3是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。{已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10答案 是 6.0×10－K[Cr?OH?]sp3 解析 Cr(OH)3开始出现沉淀时，溶液中c3(OH－)＝＝＝2×10－26，35＋－c?Cr?3×10若Fe3＋沉淀完全时，c(Fe3＋)应小于10－5mol·L－1，此时溶液中c(Fe3＋)＝ Ksp[Fe?OH?3] ＝c3?OH－? 31 －38 ＋ ，Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10 －31 } 4.0×10－38 mol·L－1＝2×10－12 mol·L－1<1×10－5 mol·L－1，说明Fe3＋沉淀完全。 26－2×10 4．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑钨矿的主要成分是FeWO4、MnWO4，还含有少量Si、P、As的化合物。由黑钨矿制备WO3的工艺流程如图： 浸出液中的溶质有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4将溶液的pHc?PO34?－24 调至9时，溶液中、Ksp[Mg3(AsO4)2]－＝________。(已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝2.0×103 c?AsO4?＝2.0×10 －20 － 。) 答案 102 －－24、K[Mg(AsO)]＝解析 已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2＋)·c2(PO34)＝2.0×10sp342 3－ c?PO4?－c?AsO34? － 3－)＝2.0×10－20，将溶液的pH调至9时，溶液中c3(Mg2＋)·c2(AsO4＝ ＝ Ksp[Mg3?AsO4?2]c3?Mg2＋? Ksp[?Mg3?PO4?2]c3?Mg2＋? 2.0×10－242.0×10－20 ＝10－2。 5．对废银合金触电材料进行分离回收既可以节约矿物资源，又可以减少环境污染。某废银合金触电材料含Ag、Cu、Sn等，现欲利用以下工艺流程回收其中的金属资源。 回答问题：常温下，Cu2/Sn4混合液中c(Cu2)＝0.022 mol·L1，将混合液“加热搅拌”后冷却至室温，再加“尿素”调节溶液的pH范围为_____________。(当溶液中的离子浓度小于105mol·L － －1 ＋ ＋ ＋ － 时，沉淀完全。已知：Ksp[Sn(OH)4]＝1×10 －55 ；Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10 －20 )
专题八 大题题空逐空突破(十二) 化工流程题中Ksp应用集训
