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2-2 pH 调控
（1）控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性(增强MnO、NO 的氧化性)，调节离子的水解程度
（2）控制溶液的pH 值使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀而被除去
** 错误的表达式 **原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，使溶液pH 值增大
** 错误的表达式 **pH 控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH 值~主要离子开始沉淀时pH (注意端
值取)
** 错误的表达式 **需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或
碳酸盐，即能与H+反应，使pH 增大的物质，如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等类型的物质
** 错误的表达式 **实例：除去CuSO4 溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、
Cu2(OH)2CO3、CuCO3，调节pH 至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。Fe3+溶液中存在水解平
衡：Fe3＋＋3H2O
Fe(OH)3＋3H＋，加入CuO 后，溶液中H+浓度降低，平衡正向移动，Fe(OH)3
越聚越多，最终形成沉淀
a．加入CuO 的作用：调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3
b．加热的目的：促进Fe3＋水解
（3）抑制某些离子的水解，防止产品混入杂质
像盐酸盐、硝酸盐溶液，通过结晶方法制备晶体或加热脱水结晶水合物制备相对应的无水盐时，由于水解生
成的盐酸或硝酸挥发，促使了金属离子水解(水解反应为吸热反应)导致产品不纯
如：由MgCl2·6H2O 制无水MgCl2 要在HCl 气流中加热，否则：MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl↑＋
4H2O
1．使某些金属离子形成氢氧化物沉淀
根据不同金属阳离子完全沉淀的pH 数据，改变溶液的pH，使之处于某范围内，从而使杂质金属离
子沉淀，并确保所需要的金属离子依旧存留在溶液中。
如下图可以明显发现，不同的金属阳离子形成难溶碱的pH 范围存在差异。
【例1】硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·6H2O]，是一种重要的化工原料，常用于农药、镀铜、搪瓷等工业。以辉
铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备硝酸铜晶体的某工艺如图1 所示。回
答下列问题：
调节溶液pH 时选用的物质a 可以是_____，几种金属离子沉淀的pH 范围如图2 所示，“调pH”时应将
溶液pH 调至_____～_____。
【例2】稀土(
)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(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸
熔点为
；月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下，稀
土离子保持
价不变；
的
，
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
开始沉淀时的pH
8.8
1.5
3.6
6.2~7.4
沉淀完全时的pH
/
3.2
4.7
/
（1）“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_______。
（2）“过滤1”前，用
溶液调pH 至_______的范围内，该过程中
发生反应的离子方程式为
_______。
（3）①“加热搅拌”有利于加快
溶出、提高产率，其原因是_______。
②“操作X”的过程为：先_______，再固液分离。
2．调节溶液的酸碱性，促进或抑制水解
【例3】我国某地粉煤灰中主要含有Al2O3，除此之外还含有Ga2O3及少量Fe2O3、CaO、MgO 和SiO2等
物质。已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如图所示：
电解过程中，Ga3+与NaOH 溶液反应生成GaO ，GaO 在阴极放电，则电解方程式：______；电解过程
中需要保持溶液为pH=11 以上的原因是_____。
【例4】辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺
流程如图所示：
“保温除铁”过程中，加入CuO 的目的是_____；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调
节溶液的pH，其理由是_____。
3．控制盐的水解反应进行的程度
Fe3+、Al3+、Cr3+、Ti4+等离子由于所带电荷数多，半径小，易发生强烈的水解反应。在中学教材
中，对它们水解的离子方程式都做了简化处理，如Fe3+水解：Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+ 其实
Fe3+在溶液中的水解可以分为三步Fe3＋+H2O
Fe(OH)2++H＋；Fe(OH)2++H2O
Fe(OH)2
++H＋；Fe(OH)
++H2O
Fe(OH)3+H＋；依据人们需要可通过控制溶液的pH 得到水解程度不同的产物。
【例5】烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2 等）制备碱式硫
酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。
加CaCO3 调节溶液的pH 至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3 转化为Al2(SO4)x(OH)6—
2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 （填化学式）；若溶液的pH 偏高，将会导致溶液中铝元素的含量
降低，
其原因是 （用离子方程式表示）。
4．溶液的酸碱性影响离子的稳定性和存在形式
【例6】重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含
有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2
步骤④调滤液2 的pH 使之变____________ （填“ 大” 或“ 小” ），原因是______
_____________（用离子方程式表示）。
【例7】硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿
（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2O
H++B(OH)−
4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在
“过滤2”前，将溶液pH 调节至3.5，目的是_______________。
1．污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要
成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如图简化流程既脱除燃煤
尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+，其原理是_____。
2．氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图：
已知：①菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg 等元素。
②相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀时的pH 如表：
金属离子
Al3+
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
3.8
1.5
6.5
10.6
8.1
9.6
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
12.6
10.1
11.6
③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10-10、7.42×10-11
浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为_____；然后调
节溶液pH 使Fe3+、Al3+沉淀完全，此时溶液的pH 范围为______。
3．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al 等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体
的工艺流程如图。
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Co(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀pH
2.2
7.4
7.6
0.1
4.0
7.6
完全沉淀pH
3.2
8.9
9.2
1.1
5.2
9.2
沉淀A 的主要成分是Fe(OH)3、______，“浸出液”调节pH 的范围为_____，调节pH 选用的试剂可以
是______(填字母)。
a.铁 b.氨水 c.碳酸钠溶液 d.稀硫酸
4．碲(Te)为第VIA 元素.其单质和化合物在化工生产等方面具有重要应用。
工业上常用铜阳极泥（主要成分为Cn2Te,还含有少量的Ag、Au)为原料制备单质碲，其工艺流程如下：
已知‘浸出渣”的主要成分为TeO2。“加压浸出”时控制溶液pH 为4.5～5.0，酸性不能过强的原因为
______ _________；
5．利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：
“调pH”中发生反应的化学方程式为 。
6．金属钒熔点高、硬度大，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性。工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3，还
有少量Al2O3、CuO 等杂质)提取金属钒，流程如图：
已知：Ⅰ.钒有多种价态，其中+5 价最稳定。钒在溶液中主要以VO
和VO 的形式存在，存在平衡：
VO
+H2O⇌VO +2H+。
Ⅱ. 部分金属离子的沉淀pH：
金属离子
Cu2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
5.2
7.6
2.7
完全沉淀pH
6.4
9.6
3.7
溶液1 到溶液2 的过程中，调节pH 至8 有两个目的，一是除去___________离子，二是促使
___________。
7．铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿的形式存在，其主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提
取CeCl3的一种工艺流程如图：
加热CeCl3·6H2O 和NH4Cl 的固体混合物可得固体无水CeCl3，其中NH4Cl 的作用是_____。
8．某小组利用含铅废料(主要含PbO、PbSO4和PbO2)制备化工产品三盐(PbSO4·3PbO·H2O)的工艺流程如
图：
已知：Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，Pb(OH)2具有两性，PbO2有强氧化性。
（1）“酸溶”时，反应温度为40℃，其主要原因是___________。
（2）合成三盐的化学方程式为___________，解释“合成”需控制溶液的pH 不能大于10 的原因
___________。
9．铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等
的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
（1）“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是___________。
（2）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的
pH≈9 以达到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致___________；pH>9 时，会导致___________。
（3）“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解为VO 或
VO3+在碱性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有___________ (填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
