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1、实验题 （16分）硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为CuCO3?Cu(OH)2和CuSiO3?2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：
（1）步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式： ；
用离子方程式表示双氧水的作用_______________________________________。
（2）步骤②调节溶液pH选用试剂不可以是__________________
a．CuO b．Cu (OH)2 c．Cu2(OH)2CO3 d．CuSO4
（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：
氢氧化物
| Al(OH)3
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Cu(OH)2
|
开始沉淀的pH
| 3.3
| 1.5
| 6.5
| 4.2
|
沉淀完全的pH
| 5.2
| 3.7
| 9.7
| 6.7
|
由上表可知当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______（填金属离子符号，后同），不能完全除去的离子是________。
（4）滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶、洗涤可以得到CuSO4?5H2O晶体。某同学认为上述操作会有硫酸铝晶体析出。请你结合相关数据，通过计算对该同学的观点予以评价 (填“正确”、“不正确”、或“无法判断”)
【已知常温下，Al2(SO4)3饱和溶液中c(Al3+)=2.25mol/L，Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34】
（5）测定硫酸铜晶体（CuSO4?5H2O）里结晶水的含量，实验步骤为：a．研磨；b．称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量；c．灼烧；d．干燥器中冷却；e．称量；f．重复c至e的操作，直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止；⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量。
①步骤c用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、玻璃棒、 、 。
②步骤f的目的是 。
③如灼烧后在空气中冷却再称量，结晶水的测定结果会____(填“偏高”、“低”或“不变”)
参考答案：（1）CuSiO3?2H2O+H2SO4=CuSO4 + H4SiO4↓+H2O (或CuSiO3?2H2O+H2SO4=CuSO4 + H2SiO3↓+2H2O)；2Fe2+ + H2O2 +2H+=2Fe3+ + 2H2O
（2）d
（3）Fe3+ ; Al3+
（4）不正确； 依题意常温下滤液B的pH=4，则c(OH-)=1×10-10 mol·L-1，此时Al3+已部分沉淀，溶液中有：c(Al3+)? c3(OH-) = Ksp[Al(OH)3] 即c(Al3+)?(1×10-10)3 = 3.2×10-34 c(Al3+) =3.2×10-4mol·L-1积浓缩为原来的一半后c(Al3+) =6.4×10-4mol·L-1＜＜2.25mol·L-1 所以不会有硫酸铝晶体析出
（5）①坩埚、坩埚钳
②确保样品中的结晶水已经全部除去，以免引起实验误差
③偏低
本题解析：（1）在硅孔雀石矿粉中加入稀硫酸和双氧水，其中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式为CuSiO3?2H2O+H2SO4=CuSO4 + H4SiO4↓+H2O；双氧水的作用是将二价铁氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2+ + H2O2 +2H+=2Fe3+ + 2H2O；
（2）调节溶液pH选用试剂不可以是硫酸铜；
（3）由表中数据可知，当溶液的pH=4时，Al(OH)3还没有沉淀完全，而Fe(OH)3已完全沉淀，故可以完全除去的离子是Fe3+，不能完全除去的离子是Al3+；
（4）滤液B通过蒸发浓缩，体积浓缩为原来的一半,、冷却结晶、洗涤可以得到CuSO4?5H2O晶体，不会有硫酸铝晶体析出，依题意常温下滤液B的pH=4，则c(OH-)=1×10-10 mol·L-1，此时Al3+已部分沉淀，溶液中有：c(Al3+)? c3(OH-) = Ksp[Al(OH)3] 即c(Al3+)?(1×10-10)3 = 3.2×10-34，c(Al3+) =3.2×10-4mol·L-1，体积浓缩为原来的一半后c(Al3+) =6.4×10-4mol·L-1＜＜2.25mol·L-1，所以不会有硫酸铝晶体析出；
（5）①在灼烧的过程中需要的仪器为酒精灯、三脚架、泥三角，玻璃棒、坩埚、坩埚钳；②重复c至e的操作的目的是确保样品中的结晶水已经全部除去，以免引起实验误差；③将灼烧后在空气中冷却再称量，晶体会吸收空气中的水分，使结晶水的测定结果偏低。
考点：化学反应方程式、离子方程式的书写，实验过程的评价
本题难度：困难
2、选择题 下列说法不正确的是
[? ]
A．向纯水中加入盐酸使水的电离平衡逆向移动，水的离子积减小?
B．反应NH3(g)＋HCl(g)==NH4Cl(s)?△H＜0，低于一定温度自发，高于一定温度非自发
C．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加
D．用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，可将BaSO4转化为BaCO3?
参考答案：AC
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 常温下，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示，Ksp(CaSO4)= 9.0×10-6。下列说法中正确的是
[? ]
A．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
B．a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
C．常温下CaSO4饱和溶液中，c(Ca2+)、c(SO42-)对应曲线上任意一点
D．b点将有沉淀生成，平衡后溶液中c(SO42-)一定等于3×10-3mol/L
参考答案：B
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 难溶性杂卤石（K2SO4?MgSO4?2CaSO4?2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡
K2SO4?MgSO4?2CaSO4?2H2O（s）?2Ca2++2K++Mg2++4
+2H2O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如图1：
（1）滤渣主要成分有______和______以及未溶杂卤石．
（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：______．
（3）“除杂”环节中，先加入______溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入______溶液调滤液PH至中性．
（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图2，由图可得，随着温度升高，①______②______；
（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4（s）+?CaCO3（s）+
已知298K时，Ksp（CaCO3）=2.80×10-9，Ksp（CaSO4）=4.90×10-5，求此温度下该反应的平衡常数K______?（计算结果保留三位有效数字）．
参考答案：（1）“呆矿”，在水中存在沉淀溶解平衡：K2SO4?MgSO4?2CaSO4?2H2O（s）?2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O，为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，同时钙离子增多，析出氢氧化钙沉淀，所以滤渣中主要成分为Ca（OH）2，Mg（OH）2，故答案为：Ca（OH）2；Mg（OH）2；
（2）Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液，加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，促进平衡右移钙离子增多，饱和溶液中析出氢氧化钙，增多K+，故答案为：氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动，钾离子变多；
（3））“除杂”环节主要是除去钙离子，依据除杂原则不能引入新的杂质，根据制取的目的是制备硫酸钾，所以加入的试剂易于除去，不引入新的杂质，因此加入过量K2CO3除钙离子，过滤后加入硫酸至中性，除去碳酸钾，故答案为：K2CO3；H2SO4；
（4）分析不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系，温度越高K+的浸出浓度越大，溶浸时间越短，反应速率越大，达到平衡越快，故图象中分析得到的结论为：温度越高，在同一时间K+的浸出浓度大；反应速率加快，平衡时溶浸时间短，
故答案为：在同一时间K+的浸出浓度大；反应速率加快，平衡时溶浸时间短；
（5）溶浸过程中会发生：CaSO4（s）+CO32-（aq）?CaCO3（s）+SO42-（aq），CaCO3（s）=Ca2++CO32-；CaSO4（s）=Ca2++SO42-；依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式，转化关系中钙离子相同计算，反应的平衡常数K=C(SO42-)C(CO3-2)=Ksp(CaSO4)Ksp(CaCO3)=4.90×10-52.80×10-9=1.75×104，故答案为：1.75×104．
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示．下列说法错误的是（ ）
A．d点无BaSO4沉淀生成
B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
D．a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
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