- 离子的检验
- 共4052题
某校化学小组的同学进行以碳棒为电极电解氯化铜溶液时发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，设计了如下过程：
Ⅰ、有关资料
铜的化合物颜色性质如下：
Ⅱ、探究实验
（1）提出假设：①红色物质一定有铜，还可能有Cu2O；②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为CuCl
（2）实验验证：取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥，连接下列装置进行实验，验证阴极产物
实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，无水硫酸铜不变色。
①碳棒上的红色物质是否有Cu2O （填“是”或“否”），理由是
；②在c装置后将气体通入 中，若出现白色沉淀，可说明提出假设②中的白色物质一定存在；③写出装置b中发生反应的化学方程式：
。
（3）问题讨论：
①电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为：Cu2++2e-＝Cu和 ；②用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液，观察阴极碳棒表面出现的现象红色物质附着，无白色物质，加入 后继续电解，出现白色物质。
正确答案
（16分）
（2）①否（l分）无水硫酸铜不变色说明没有氧元素（l分）②硝酸银溶液（l分）
③2CuCl+H2＝2Cu+2HCl（2分）
（3）①Cu—e-+Cl-＝CuCl；②NaCl溶液（或其它含氯离子的合理答案）（1分）
试题分析：
（2）①无水硫酸铜不变色说明没有氧元素，说明碳棒上的红色物质没有Cu2O；
②检测氯离子用硝酸银溶液。
③反应为：2CuCl+H2＝2Cu+2HCl。
（3）①有+1价铜生成：Cu-e-+Cl-＝CuCl；②加入氯离子看是否出现白色沉淀，可用NaCl溶液（或其它含氯离子的试剂）
粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：
（1）用CuSO4做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有： 和Cu-2e-= Cu2+。
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是 ，焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO4外，还有 （填化学式）。
（3）操作I的主要步骤为 ，操作Ⅱ的名称是 。
（4）写出用SO2还原AuCl4-的离子方程式 。
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法 。
（6）已知298K时，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，Ksp(PbSO4)= 1.82×10-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用 。
正确答案
（1）Pb-2e-+SO42-=PbSO4 (2分)（答Pb-2e-=Pb2+得1分)
（2）将阳极泥粉碎，逆流焙烧等（2分） CuO （2分）
（3）蒸发浓缩，降温结晶，过滤。（或继续）洗涤，干燥（2分） 过滤（2分）
（4）2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+ (3分)
（5）用滤液2溶解碱浸渣 （或并入硝酸中）。（2分）（利用滤液2，但循环错误的，扣1分）
（6）PbSO4(s)+CO32-(aq) 
试题分析：（1电解精炼的粗铜作阳极会发生氧化反应，其中单质铜和活性的金属都会发生溶解，因此粗铜中的铜和铅会发生失电子的氧化反应，电极反应式为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4。
（2）由题干可知，用于焙烧的阳极泥的成分为Cu、Au（金）和PbSO4 等，所以在被烧过程中铜被氧化为了CuO，而Au（金）和PbSO4 均较稳定。要使焙烧效率提高，合理措施是把得到的阳极泥充分的粉碎，增大接触面积，或把反应后的气体在次逆流焙烧，这样可以升高温度且减少能耗。
（3）操作I的步骤是从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体，因此该步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。操作II是从酸浸渣（PbSO4）中得到碱浸渣（PbCO3），因此该操作是过滤操作。
（4）SO2还原AuCl4- 中还原剂和氧化剂都比较明确，因此很容易推测出氧化产物是SO42-，还原产物是Au。因此根据氧化还原反应得失电子守恒先缺项配平，然后根据电荷守恒再配平，因此得到的反应方程式为：2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+ 。
（5）滤液1是在结晶硫酸铜时剩下的滤液，还含有少量的未析出的硫酸铜，因此并入前面的硫酸铜溶液进行循环，有利于充分利用。因此类似此处的做法，应该是流程中得到的另一滤液2。此滤液2是在硝酸铅溶液中加入硫酸生成硫酸铅沉淀并过滤走硫酸铅后剩下的溶液，此溶液中H+没有发生反应，因此还有大量的硝酸溶液，所以可以把此滤液当成硝酸加入前面的碱浸渣中溶解碱浸渣，或者与前面碱浸渣步骤需要加入的硝酸合并加以利用。
（6）通过比较两种沉淀的溶度积，可以看出碳酸铅比硫酸铅更加难溶，因此往硫酸铅中加入碳酸钠，发生的是沉淀溶解转化的反应，所以离子方程式要注意标明状态，最好弄可逆号，所以方程式为：PbSO4(s)+CO32-(aq)
铁触媒(铁的氧化物)是合成氨工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。
方案一：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。
（1）步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。
（2）若通入Cl2不足量，溶液B中还含有 会影响测定结果。
（3） 若通入Cl2过量且加热煮沸不充分，溶液B中可能含有Cl2。请设计实验方案检验Cl2，完成下列实验报告。
限选试剂：0．1mol L-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、淀粉-KI溶液、0．1mol L-1 KSCN溶液、 品红稀溶液
方案二 ：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。
（4）干燥管C的作用是 。
（5）称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得干燥管B增重ll.0g，则该铁触媒的化学式可表示为 。
正确答案
（1）250mL容量瓶 （2分）
（2）FeCl2或者FeSO4或者Fe2+ （2分）
（3）2-3滴紫色石蕊试液（或者是品红溶液）（2分）溶液显红色后，红色褪去。（品红溶液只需要答红色褪去） （2分） 溶液不褪色（2分）
（4）防止空气中的CO2和水蒸气进入B中 （2分）
（5）Fe4O5或2FeO·Fe2O3或FeO·Fe3O4（其他合理答案均可） （3分）
试题分析：⑴配制一定物质的量浓度的溶液，要用到的仪器一定要有容量瓶，并且要指明规格。在此题中，必需说明是250mL容量瓶。⑵如若氯气不足，则溶液A中的二价铁离子就会氧化不完全，影响后续实验。⑶可以使用紫色石蕊试液来检验。⑷防止空气中的二扣化碳和水蒸汽进入B中，影响实验结果。⑸干燥管B增加的质量是二氧化碳的质量，二氧化碳是一氧化碳结合一个氧原子生成的，因此铁触媒中的氧元素的质量就等于干燥管中增加的二氧化碳的物质的量，由此可以计算：n(O)＝11g/44g/mol＝0.25mol,那么15.2g铁触媒中铁的物质的量就可以用下列的方式来进行计算：
二氧化锰可用作干电池去极剂，合成工业的催化剂和氧化剂，玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。
（1）二氧化锰在酸性介质中是一种强氧化剂，请用化学方程式证明：______________________。
（2）锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）=Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）。
①电池工作时，MnO2发生________反应。
②电池的正极反应式为________。
（3）工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
已知：软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
回答下列问题：
①硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为________________________。
②试剂X为________。
③滤渣A的主要成分为________。
④加入MnS的目的主要是除去溶液中的________。
正确答案
（1）MnO2＋4HCl（浓）
（2）①还原 ②2MnO2＋2e－＋H2O=Mn2O3＋2OH－
（3）①MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4=MnSO4＋
Fe2（SO4）3＋2H2O
②氨水 ③Fe（OH）3和Al（OH）3 ④Cu2＋、Zn2＋
（1）二氧化锰在酸性介质中是一种强氧化剂，可联想到实验室制取氯气。（2）MnO2在正极得电子，发生还原反应，电极反应式为2MnO2＋2e－＋H2O=Mn2O3＋2OH－。（3）①根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2＋被氧化为Fe3＋，可以写出反应方程式：2FeSO4＋MnO2＋2H2SO4=MnSO4＋Fe2（SO4）3＋2H2O。②调节pH至5.4，是为了使Fe3＋、Al3＋沉淀，所选试剂为氨水。③滤渣A的主要成分为Fe（OH）3和Al（OH）3。④根据流程图可知加入MnS是为了生成CuS、ZnS而除去Cu2＋、Zn2＋。
碱式氯化铝[ Al2(OH)nCl6-n ] 是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料（主要含Al、Al2O3、SiO2及铁的氧化物）经过精制加工而成，此产品活性较高，对工业污水具有较好的净化效果。其制备流程如下：
（1）原料需要粉碎，其目的是 ；滤渣I的主要成分是 ；
（2）步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入 试剂进行检验（填化学式）；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为 ；
（3）步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是 ；已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在1~100 nm之间，则区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是 ；若Ca(OH)2溶液过量，则步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低，该反应的离子方程式为 ；
（4）某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3溶液时，吸收热量Q kJ ，该过程的热化学反应方程式为 。
正确答案
（1）增大反应物接触面积，加快溶解速率（提高Al3+的浸出率）；SiO2（或：二氧化硅） ；
（2）K3[Fe(CN)6] ； 4Fe2+ +O2 + 4H+＝ 4Fe3++ 2H2O ；
（3）除Fe3+ ；观察是否有丁达尔效应 Al3+ + 4OH－＝AlO2-+ 2H2O ；
（4）AlCl3(aq) + 3H2O(l)
试题分析：（1）原料都是固体，将固体物质粉碎，其目的是为了增大反应物接触面积，加快溶解速率（提高Al3+的浸出率）；Al、Al2O3、Fe2O3等金属或金属氧化物都能溶于酸，滤渣I的主要成分是（2）步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子Fe2+常采用加入K3[Fe(CN)6]溶液的方法来检验。随后溶液会被空气中的氧气氧化变为Fe3+,而使溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为4Fe2+ +O2 + 4H+＝ 4Fe3++ 2H2O。（3）（3）步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。由于碱式氯化铝的分散质粒子大小在1~100 nm之间，所以属于胶体；而滤液则属于溶液。因此区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是利用胶体的性质，观察是否有丁达尔效应，有观察是否有丁达尔效应的就是胶体，否则就是滤液。若Ca(OH)2溶液过量，则会发生反应Al3+ + 4OH－＝AlO2-+ 2H2O，导致步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低。（4）某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3溶液时，吸收热量Q kJ ，该过程的热化学反应方程式为AlCl3(aq) + 3H2O(l)
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