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专项提能特训 16 化工流程中的 K 计算
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1．LiTi O 和LiFePO 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO ，还
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含有少量MgO、SiO 等杂质)来制备，工艺流程如下：
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回答下列问题：
若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋
恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有Mg(PO ) 沉淀生成？
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___________________________________________________________________(列式计算)。
[已知：FePO 、Mg(PO ) 的K 分别为1.3×10－22、1.0×10－24]
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答案 否。Fe3＋恰好沉淀完全时， c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，c3(Mg2＋)·
c2(PO)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.69×10－40 0
2iii.K (PbSO ) ＝1.08 ×10－8 ，K (PbCl ) ＝1.6×10－5
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(1)20 ℃时 ，PbCl (s) 在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g·L－1)如图所示。下列叙述正确的
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是____________(填字母)。
A．盐酸浓度越小，K (PbCl )越小
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B．x、y 两点对应的溶液中c( Pb2＋ )不相等
C 当盐酸浓度为1 mol·L－1 时，溶液中c( Pb2＋)一定最小
D．当盐酸浓度小于1 mol·L－1时 ，随 HCl 浓度增大，PbCl 溶解量减少是因为 Cl－浓度
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增大使 PbCl 溶解平衡逆向移动
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(2)调 pH 的目的是________________________________，PbCl “转化”后得到 PbSO , 当
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c(Cl－)＝ 0.1 mol·L－1时 ，c(SO) ＝______________________mol·L－1。
答案 (1)BD (2)使 Fe3＋ 沉淀而除去 6.75×10－6
解析 (1)PbCl 是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl (s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，由图像可
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知在盐酸的浓度为 1 mol·L－1时溶解量最小；结合题目所给信息可知，盐酸的浓度小于 1
mol·L－1时，主要是电离出的氯离子抑制氯化铅的溶解，大于 1 mol·L－1时，可发生反应：
PbCl (s)＋2Cl－(aq)PbCl(aq)，促进溶解。K (PbCl )只受温度的影响，温度不变，则
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K (PbCl )不变，故A错误；根据分析可知x、y两点对应的溶液中的溶质不同，所以c(Pb2＋)
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不相等，故B正确；根据分析可知当盐酸浓度大于1 mol·L－1时，主要发生反应：PbCl (s)＋
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2Cl－(aq)PbCl(aq)，所以此时c(Pb2＋)不一定最小，故C错误；根据分析可知盐酸浓度小
于1 mol·L－1时，主要存在平衡PbCl (s)Pb2＋(aq)＋2Cl－(aq)，氯离子的增多使平衡逆向移
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动，故D正确。
(2)调节pH的主要目的是使Fe3＋转化为沉淀，从而除去；沉淀转化的化学方程式为 PbCl (s)
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＋SO(aq)PbSO (s)＋2Cl－(aq)，该反应的平衡常数K＝＝＝＝，所以当c(Cl－)＝0.1 mol·L－
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1时，c(SO)＝ mol·L－1＝6.75×10－6mol·L－1。
7．某工厂以重晶石(主要含BaSO)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO )
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的工艺流程如下：回答下列问题：
(1)用NaCO 溶液浸泡重晶石(假设杂质不与NaCO 反应)，能将BaSO 转化为BaCO ，此反
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应的平衡常数K＝____________(填写计算结果)；若不考虑CO的水解，要使2.33 g BaSO
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恰好完全转化为BaCO ，则至少需要浓度为1.0 mol·L－1NaCO 溶液______mL。[已知：
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K (BaSO)＝1.0×10－10，K (BaCO)＝5.0×10－9]
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(2)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)＋、TiOC O、TiO(C O)三种形
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式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再
进行“沉淀”，其反应的离子方程式为__________________________；图中曲线c对应钛的
形式为__________(填粒子符号)。
答案 (1)0.02 510 (2)TiO(C O)＋Ba2＋＋4HO===BaTiO(C O)·4H O↓ TiO(OH)＋
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解析 (1)在溶液中BaSO 存在沉淀溶解平衡，当向溶液中加入饱和NaCO 溶液时，发生沉
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淀转化生成BaCO ：BaSO(s)＋CO(aq)BaCO (s)＋SO(aq)，待达到平衡后，移走上层清液，
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重复多次操作，最终BaSO 生成BaCO ；反应的平衡常数K＝＝＝＝＝0.02；2.33 g BaSO
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物质的量为0.01 mol，根据BaSO(s)＋CO(aq) BaCO (s)＋SO(aq)，完全转化需要 0.01
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mol CO，同时溶液中产生0.01 mol SO，根据K值溶液中含有n(CO)＝＝0.5 mol，需要加入
NaCO 为 0.01 mol ＋ 0.5 mol ＝
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0.51 mol，需要NaCO 溶液的体积为＝0.51 L＝510 mL。(2)“混合溶液”过程中，钛元素在
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不同pH下主要以TiOC O 、TiO(C O)和TiO(OH)＋三种形式存在，调节混合液pH在2.8左
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右再进行沉淀，据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有TiO(C O)(即b微粒)，“沉淀”时
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的离子方程式为TiO(C O)＋Ba2＋＋4HO===BaTiO(C O)·4H O↓；随着氨水的不断加入，
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溶液的pH不断增大，可以判断c对应钛的形式为TiO(OH)＋。
