- 气体的检验
- 共1690题
物质的分离和提纯有多种方法．物质分离、提纯方案的设计在科学研究和工业生产中占有十分重要的地位．工业上冶炼铝的原料是铝土矿（主要成分是Al2O3，杂质为Fe2O3、SiO2等，已知SiO2是不溶于水的酸性氧化物，Fe2O3是不溶于水的碱性氧化物）．某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：
（1）加入过量的NaOH溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有______．
（2）写出由沉淀A→Al2O3的化学方程式：______
（3）通入过量CO2生成沉淀A时反应的离子方程式为______．
正确答案
解：SiO2和盐酸不反应，Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，得到盐酸（剩余的）、氯化铝和氯化铁的混合液，向其中加入过量的氢氧化钠，可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀，将沉淀热分解可以得到氧化铝．
（1）盐酸、氯化铝和氯化铁的混合液中加入过量的氢氧化钠，可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，氢氧化钠还可以含盐酸反应得到氯化钠溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有氯化钠、偏铝酸钠，还有剩余的氢氧化钠，故答案为：NaAlO2、NaCl、NaOH；
（2）氢氧化铝沉淀加热分解可以得到氧化铝，即2Al（OH）3
（3）向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，即AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
解析
解：SiO2和盐酸不反应，Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，得到盐酸（剩余的）、氯化铝和氯化铁的混合液，向其中加入过量的氢氧化钠，可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀，将沉淀热分解可以得到氧化铝．
（1）盐酸、氯化铝和氯化铁的混合液中加入过量的氢氧化钠，可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，氢氧化钠还可以含盐酸反应得到氯化钠溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有氯化钠、偏铝酸钠，还有剩余的氢氧化钠，故答案为：NaAlO2、NaCl、NaOH；
（2）氢氧化铝沉淀加热分解可以得到氧化铝，即2Al（OH）3
（3）向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，即AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
用钛铁矿（主要含FeTiO3及Fe2O3、SiO2等不溶性杂质）提取高品位TiO2的一种流程如图1所示．
回答下列问题：
（1）有关钛的说法正确的是______（填字母序号）．
A．TiOSO4中钛元素的化合价为+4价
B．TiO2中既含有离子键，又含有共价键
C．钛元素位于元素周期表中IVA族
D．在稀有气体氩氛围和800℃条件下，用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛．反应的化学方程式为TiCl4+2Mg
（2）为了从浸取液中获取纯净的FeSO4•7H2O，Ⅱ中应采取的操作是______、______、过滤、洗涤、干燥．如何检验提取FeSO4•7H2O后的溶液中存在Fe2+______．
（3）Ⅲ中生成H2TiO3的离子方程式是______．
（4）将TiO2与焦炭混合，通入氯气在1173K下反应，然后将生成的TiCl4与CO分离可制取TiCl4．此反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比是．TiCl4极易水解，利用此性质又可制备纳米级二氧化钛TiO2•xH2O，该反应的化学方程式是______．
（5）将TiO2 熔于NaF 制成熔融盐，以石墨为阴极、覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，用如图2所示电解装置制取金属钛．阳极电极反应式是______．
正确答案
解：（1）A．氧元素的化合价是-2价，硫酸根的化合价是-2价，所以在TiOSO4中钛元素的化合价为+4价，故A正确；
B．TiO2只含离子键，不含共价键，为离子化合物，故B错误；
C．钛的原子序数是22，位于元素周期表中IVB族，故C错误；
D．工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛，同时生成氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4+2Mg
故答案为：AD；
（2）通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4.7H2O；Fe2+与KSCN溶液反应无血红色出现，但Fe3+与KSCN反应产生血红色，因此，要证明某溶液中有无Fe2+，则先要在溶液中加入KSCN溶液，没有出现血红色，再向其中加入氯水出现血红色，则证明原溶液中含Fe2+．，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；取少量剩余溶液于试管中，滴加KSCN溶液无明显现象；再加少量氯水，溶液变红，证明溶液中有Fe2+存在；
（3）TiO2+水解生成H2TiO3，离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，故答案为：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；
（4）TiO2+2C+2Cl2
（5）电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，与氢气结合生成水，所以电极反应式H2+O2--2e-=H2O，故答案为：H2+O2--2e-=H2O．
解析
解：（1）A．氧元素的化合价是-2价，硫酸根的化合价是-2价，所以在TiOSO4中钛元素的化合价为+4价，故A正确；
B．TiO2只含离子键，不含共价键，为离子化合物，故B错误；
C．钛的原子序数是22，位于元素周期表中IVB族，故C错误；
D．工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛，同时生成氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4+2Mg
故答案为：AD；
（2）通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4.7H2O；Fe2+与KSCN溶液反应无血红色出现，但Fe3+与KSCN反应产生血红色，因此，要证明某溶液中有无Fe2+，则先要在溶液中加入KSCN溶液，没有出现血红色，再向其中加入氯水出现血红色，则证明原溶液中含Fe2+．，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；取少量剩余溶液于试管中，滴加KSCN溶液无明显现象；再加少量氯水，溶液变红，证明溶液中有Fe2+存在；
（3）TiO2+水解生成H2TiO3，离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，故答案为：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；
（4）TiO2+2C+2Cl2
（5）电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，与氢气结合生成水，所以电极反应式H2+O2--2e-=H2O，故答案为：H2+O2--2e-=H2O．
[化学--选修化学与技术]电镀厂镀铜废水中含有CN-和Cr2O72-离子，需要处理达标后才能排放．该厂拟定下列流程进行废水处理：
回答下列问题：
（1）上述处理废水流程中主要使用的方法是______．
（2）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为______．
（3）步骤③中，每处理0.4mol Cr2O72-时转移电子2.4mol，该反应离子方程式为______．
（4）取少量待测水样于试管中，加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，再加Na2S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀，请使用化学用语和文字解释产生该现象的原因：______．
（5）目前处理酸性Cr2O
A．x=0.5，a=8 B．x=0.5，a=10
C．x=1.5，a=8 D．x=1.5，a=10．
正确答案
解：（1）从流程看，CN-转化为CNO-，化合价升高被氧化剂氧化，Cr2O72-转化为Cr3+化合价降低，故还原剂还原，故采用方法为氧化-还原法；
故答案为：氧化-还原法；
（2）步骤②中，无气体放出，CN-被ClO-氧化为CNO-，则因为是在碱性环境中，故ClO-只能被还原为Cl-，反应式为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；
故答案为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；
（3）每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子，设还原后Cr元素的化合价为x，则0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，
则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
故答案为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
（4）因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，CuS比Cu（OH）2更难溶，则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化，
故答案为：待检水样中还有Cu2+，加碱发生Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓，再加入Na2S溶液，CuS比Cu（OH）2更难溶，则发生Cu（OH）2（s）+S2-（aq）═CuS（s）+2OH-（aq），使沉淀向更难溶方向转化；
（5）处理1mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO4•7H2O，根据铬原子守恒得，1mol Cr2O72-完全反应后生成 
故答案为：D．
解析
解：（1）从流程看，CN-转化为CNO-，化合价升高被氧化剂氧化，Cr2O72-转化为Cr3+化合价降低，故还原剂还原，故采用方法为氧化-还原法；
故答案为：氧化-还原法；
（2）步骤②中，无气体放出，CN-被ClO-氧化为CNO-，则因为是在碱性环境中，故ClO-只能被还原为Cl-，反应式为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；
故答案为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；
（3）每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子，设还原后Cr元素的化合价为x，则0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，
则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
故答案为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
（4）因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，CuS比Cu（OH）2更难溶，则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化，
故答案为：待检水样中还有Cu2+，加碱发生Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓，再加入Na2S溶液，CuS比Cu（OH）2更难溶，则发生Cu（OH）2（s）+S2-（aq）═CuS（s）+2OH-（aq），使沉淀向更难溶方向转化；
（5）处理1mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO4•7H2O，根据铬原子守恒得，1mol Cr2O72-完全反应后生成
故答案为：D．
工业上一种制备氯化铁及高铁酸钾的工艺流程如图：
（1）吸收塔中的吸收剂X是______；从副产物FeCl3溶液中获得FeCl3•6H2O的操作是______、加热浓缩、再冷却结晶．
（2）用FeCl3溶液（副产物）腐蚀印刷线路板所得的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2，用化学方法可以回收废液中铜；合并过滤后的剩余液体可以作为上述工艺流程中的吸收剂X．则在此过程中，先后加入的物质分别是______．
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为______．
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因：______．
K2FeO4 在水溶液中易发生反应：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑，在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用______（填序号）．
a．H2O b．稀KOH溶液、异丙醇
c．NH4Cl溶液、异丙醇 d．Fe（NO3）3溶液、异丙醇．
正确答案
解：（1）通过工艺流程图可知，从反应炉中排出的尾气是反应剩余的Cl2，与吸收剂X在吸收塔中反应生成FeCl3溶液，则吸收剂X应是FeCl2溶液，防止铁离子的水解，所以要加酸，而不引入新的杂质，所以加盐酸，故答案为：FeCl2；加入少量盐酸（或通入HCl）；
（2）首先加入过量的铁粉将铁离子转化为亚铁离子，铜离子转化为单质铜，然后加入适量的盐酸除去过量的铁粉，最后过滤得到单质铜，故答案为：Fe（铁屑）、HCl（盐酸）；
（3）NaClO与FeCl3反应生成FeO42-、次氯酸钠被还原为氯离子，则反应的离子方程式为：2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH，请根据相关反应原理分析反应能发生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小而溶液中K+、FeO42-的浓度比较大；K2FeO4 在水溶液中易发生反应：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液，异丙醇易挥发，故答案为：K2FeO4溶解度小，析出晶体，促进反应进行；b．
解析
解：（1）通过工艺流程图可知，从反应炉中排出的尾气是反应剩余的Cl2，与吸收剂X在吸收塔中反应生成FeCl3溶液，则吸收剂X应是FeCl2溶液，防止铁离子的水解，所以要加酸，而不引入新的杂质，所以加盐酸，故答案为：FeCl2；加入少量盐酸（或通入HCl）；
（2）首先加入过量的铁粉将铁离子转化为亚铁离子，铜离子转化为单质铜，然后加入适量的盐酸除去过量的铁粉，最后过滤得到单质铜，故答案为：Fe（铁屑）、HCl（盐酸）；
（3）NaClO与FeCl3反应生成FeO42-、次氯酸钠被还原为氯离子，则反应的离子方程式为：2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH，请根据相关反应原理分析反应能发生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小而溶液中K+、FeO42-的浓度比较大；K2FeO4 在水溶液中易发生反应：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液，异丙醇易挥发，故答案为：K2FeO4溶解度小，析出晶体，促进反应进行；b．
已知铝土矿主要成分为Al2O3，还含有少量的Fe2O3、SiO2等杂质．如图是工业上冶炼铝的工艺流程图：
（1）操作Ⅰ和Ⅱ是用于分离溶液和沉淀，称为______．需要用到哪些玻璃仪器______．
（2）操作Ⅰ分离出的沉淀除了含有泥沙外，一定还含有______，滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为______．写出步骤②中与过量CO2反应的化学方程式______
（3）操作Ⅱ得到的沉淀除了氢氧化铝还有______，它属于______（填“酸”、“碱”或“盐”）类物质．
（4）实验室里常往氯化铝溶液中加入______（填“氨水”或“NaOH溶液”），写出对应的离子方程式______．
正确答案
过滤
烧杯、漏斗、玻璃棒
Fe2O3
NaAlO2
NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓、Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3↓
H2SiO3
酸
氨水
Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
解析
解：（1）分离不溶于水的固体和液体，可用过滤的方法；过滤用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2向铝土矿中加入足量烧碱溶液后，氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱，发生反应Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，Fe2O3不溶于碱，SiO2溶于强碱，SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁；过量CO2与偏铝酸根钠反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓；过量的二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸和碳酸氢钠Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3，
故答案为：Fe2O3；NaAlO2；NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓、Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3↓；
（3）固体B是氧化铁，A中含有偏铝酸钠和硅酸钠，过量CO2与偏铝酸根钠反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓；过量的二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸和碳酸氢钠Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3↓；所以操作Ⅱ得到的沉淀除了氢氧化铝还有H2SiO3，H2SiO3是弱酸，
故答案为：H2SiO3；酸；
（4）因为氢氧化钠为强碱，氢氧化铝易溶于氢氧化钠中，不溶于氨水中，所以实验室里常往氯化铝溶液中加入氨水，AlCl3+3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4Cl，离子反应为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，故答案为：氨水；Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+．
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