- 离子的检验
- 共4052题
氮的化合物在某些领域中扮演着重要的角色.
(1)氨和铵盐在粮食的增产中发挥着极其重要的作用,同时又是重要的工业原料.
①写出实验室制取氨气的化学方程式:______;
②常温下,向25mL 0.1mol•L-1HA溶液中逐滴加入0.2mol•L-1NH3•H2O溶液,曲线如图所示(体积变化忽略不计).由图确定HA是______(填“强”或“弱”)酸,HA与NH3•H2O恰好完全反应时,混合溶液中由水电离出的c(H+)______(填“>”、“>”或“=”)0.1mol•L-1HA溶液中由水电离出的c(H+);写出C点时混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______;
(2)未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机.这类材料中研究得较多的是氮化物A.粉末状A能够与水反应,所得产物中有一种酸性氧化物,它是工业上生产玻璃的主要原料,另一种产物是氨气.请写出A与水反应的化学方程式______;
(3)硝酸是医药、军事、化工等领域的重要原料.在实验室中,将适量铁铜混合粉末与稀硝酸充分反应后得到溶液X.若有固体剩余,实验测得溶液X中大量存在的阳离子只有两种,则阳离子为______(写离子符号);若反应后无固体剩余,某同学认为X中除Fe3+、Cu2+外还可能含有Fe2+,若要确认其中的Fe2+,应选用______(选填序号).
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液 c.酸性KmnO4溶液 d.浓氨水.
正确答案
解;(1)①实验室用氯化铵和碱石灰制取氨气,其化学方程式是:2NH4Cl+Ca(OH)2≜CaCl2+2NH3↑+2H2O,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2≜CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②根据HA+NH3•H2O=NH4A+H2O可知,与25mL 0.1mol•L-1HA完全反应需要0.2mol•L-1NH3•H2O溶液12.5mL,而图示显示,加入0.2mol•L-1NH3•H2O溶液13mL时才呈中性,说明恰好反应时溶液呈酸性,即NH4A溶液呈酸性,所以HA是强酸.
NH4A溶液呈酸性,是因为铵根离子水解,促进了水的电离平衡,而HA是强酸,电离出的氢离子抑制了水的电离平衡,即混合溶液中由水电离出的c(H+)大于0.1mol•L-1HA溶液中由水电离出的c(H+).
图中C点代表25mL 0.1mol•L-1HA溶液中逐滴加入0.2mol•L-1NH3•H2O溶液25mL,根据HA+NH3•H2O=NH4A+H2O可知,氨水过量12.5mL,即所得溶液中为NH4A和NH3•H2O的混合液,且二者的浓度均为0.05mol/L.该混合液中存在铵根离子的水解平衡和NH3•H2O的电离平衡,而且NH3•H2O的电离程度远大于铵根离子的水解程度,即溶液显碱性,其中的离子浓度大小关系为:c(NH4+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:强;>;c(NH4+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+);
(2)生产玻璃的主要原料为二氧化硅、大理石、碳酸钠,其中是酸性氧化物的只有二氧化硅,即粉末A与水反应生成二氧化硅和氨气,则A中必含硅元素和氮元素,因此A是Si3N4,它与水反应的化学方程式是:Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3↑,故答案为:Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3↑;
(3)铁铜混合粉末与稀硝酸充分反应,若有固体剩余,无论剩余铁或是剩余铜,都不会存在Fe3+和H+,因为含有两种阳离子,所以这两种阳离子只能是Fe2+、Cu2+.
因为溶液中有Fe3+、Cu2+,因此要检验Fe2+,不能使用把Fe2+氧化为Fe3+再去检验Fe3+的方法,a、b、d均不正确.因为Fe2+具有还原性,酸性KmnO4溶液具有氧化性,因此可以向酸性KmnO4溶液中加入混合液,观察酸性KmnO4溶液是否褪色,若褪色,说明含有Fe2+,若不退色,说明不含有Fe2+,故应选c.
故答案为:Fe2+、Cu2+;c.
某同学欲探究食品添加剂铵明矾NH4Al(SO4)2·12H2O高温分解的情况。
(1)预测产物:下列关于气体产物的预测不合理的是 。
A.NH3、N2、SO2、H2O B.NH3、SO3、H2O
C.NH3、SO2、H2O D.NH3、N2、SO3、SO2、H2O
(2)定性检验:取一定量铵明矾,设计下列实验探究产物。
①按图示组装仪器后,首先检查整套装置的气密性,操作是 。
②夹住止水夹K1,打开止水夹K2,用酒精喷灯充分灼烧。实验过程中,装置A和导管中未见红棕色气体;试管C中的品红溶液褪色;在支口处可检验到NH3,方法是 ;在装置A与B之间的T型导管中出现白色固体,该白色固体可能是 (任填一种物质的化学式)。
③分析得出装置A试管中残留的白色固体是两性氧化物,写出它溶于NaOH溶液的离子方程式 。
④为了防止倒吸,实验结束时必须先 (填字母序号),然后熄灭酒精喷灯。
A.取出烧杯中的导管 B.打开止水夹K1 C.关闭止水夹K2
(3)分析和结论:实验证明气体产物是(1)D中的5种气体。相同条件下测得生成N2和SO2的体积比是定值,V(N2):V(SO2)= 。
正确答案
(1)C(2分)
(2)①关闭支口开关K1并打开K2(1分),将最后的导管通入水中,微热大试管(1分),若看到从导管中出现气泡(1分),且停止加热后在导管中上升一段水柱,(1分)则证明气密性好。(共4分)
②打开K1,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口,若出现白烟(或者不加试剂看到白烟也给分)(2分)(用润湿的紫色石蕊试纸检验不得分);(NH4)2SO4或者(NH4)2SO3或者SO3(酸式盐及以上物质的混合物也给分)(2分)
③Al2O3 +2OH-=2AlO2-+H2O或Al2O3 +3H2O +2OH-=2Al(OH)4-(2分,配平错误得0分)
④B或C,或BC(2分)
(3)1:3(2分)
试题分析:(1)A、生成N2,N元素化合价升高,生成SO2,S元素化合价降低,符合氧化还原反应原理,预测合理;B、生成NH3、SO3、H2O,为非氧化还原反应,预测合理;C、生成SO2,S元素化合价降低,无元素化合价升高,不符合氧化还原反应原理,预测不合理;D、既有元素化合价升高,也有元素化合价降低,预测合理。
(2)①利用加热气体膨胀的原理检验装置的气密性,首先要关闭支口开关K1并打开K2,然后将最后的导管通入水中,微热大试管,若看到从导管中出现气泡,且停止加热后在导管中上升一段水柱,则证明气密性好。
②用浓盐酸检验NH3,打开K1,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口,若出现白烟,证明含有NH3,但不能用润湿的石蕊试纸,因为混合气体中含有SO2,SO3,试纸不可能变蓝;装置A与B之间的T型导管中出现白色固体可能是SO2与NH3反应生成的(NH4)2SO3,或SO3与NH3反应生成的(NH4)2SO4,或SO3固体,或酸式盐及以上物质的混合物。
③A试管中残留的白色固体是两性氧化物,则A为Al2O3,与NaOH溶液反应的离子方程式为:Al2O3 +2OH-=2AlO2-+H2O或Al2O3 +3H2O +2OH-=2Al(OH)4-。
④打开止水夹K1 倒吸的液体由支口出流出,关闭止水夹K2,导管被关闭,所以防止倒吸的方法为:B或C,或BC。
(3)根据氧化还原反应中化合价升高的总价数与降低的总价数相等,可得:6n(N2)=2n(SO2),可得n(N2):n(SO2)=1:3,相同条件下气体物质的量之比等于体积之比,所以V(N2):V(SO2)=1:3。
钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等],某主要生产BaCO3的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2晶体及其他副产物,其部分工艺流程如下:
已知:① Fe(OH)3和Fe(OH)2完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2和9.7
② Ba(NO3)2在热水中溶解度较大,在冷水中溶解度较小
③ KSP(BaSO4)=1.1×10-10,KSP (BaCO3)=5.1×10-9
(1)该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯,提纯的方法是:将产品加入足量的饱和Na2CO3溶液中,充分搅拌,过滤,洗涤。用离子方程式说明提纯原理: 。
(2)上述流程酸溶时,Ba(FeO2)2与HNO3反应生成两种硝酸盐,化学方程式为:
。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为 ;
(4)废渣2为 。
(5)操作III为 。
(6)过滤3后的母液应循环到容器 中。(填“a”、“b”或“c”)
(7)称取w克晶体溶于蒸馏水,加入足量的硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、干燥,称量沉淀质量为m克,则该Ba(NO3)2的纯度为 (相对分子质量:Ba(NO3)2为261,BaSO4为233)。
正确答案
(16分)
(1)BaSO4(s)+CO32-(aq) BaCO3(s)+SO42-(aq)(3分)(不写(s)、(aq)不扣分)
(2)Ba(FeO2)2+8HNO3 = Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O (2分)
(3)B (2分)
(4)Fe(OH)3 (2分)
(5)蒸发浓缩、冷却结晶 (2分)
(6)c (2分)
(7) (3分)
试题分析:(1)根据已知信息可知,5.1×10-9约为1.1×10-10的46倍,虽然Ksp(BaCO3)> Ksp(BaSO4),因此BaSO4可以转化为BaCO3,前提是增大碳酸根离子的浓度,使碳酸根离子与钡离子结合生成碳酸钡沉淀,导致BaSO4 (s)Ba2++SO42-的平衡向右移动,总反应为BaSO4(s)+CO32-
BaCO3(s)+SO42-;(2)依题意推断,酸溶时Ba(FeO2)2与HNO3反应生成的两种硝酸盐分别是硝酸钡、硝酸铁,不涉及氧化还原反应,利用观察法可以配平该复分解反应方程式,即Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O;(3)氯化钡不能与氢离子反应,不能调节pH,且引入氯离子,故A选项错误;碳酸钡与氢离子能反应,生成钡离子、二氧化碳气体和水,既能调节溶液pH在4~5之间,又不引入新的杂质,且该厂实际上生产碳酸钡,故B选项正确;硝酸钡不能与氢离子反应,故C选项错误;氢氧化钡与氢离子能反应,可以调节溶液pH,但是氢氧化钡是强碱,成本高,且容易导致溶液pH升高过快,超出中和I要求的pH范围,故D选项错误;(4)根据已知信息推导,硝酸是氧化性酸,钡泥酸浸之后溶液中无亚铁离子,加入碳酸钡溶液pH在4~5之间,既能减小氢离子溶液,又能促进铁离子完全水解,导致铁离子完全变为氢氧化铁沉淀,则滤渣2的主要成分是氢氧化铁沉淀;(5)操作III的目的是制备硝酸钡晶体,因此操作名称为蒸发浓缩、冷却结晶;(6)过滤3所得母液是硝酸钡的饱和溶液,因为硝酸钡的过饱和溶液析出硝酸钡晶体后,变为硝酸钡的饱和溶液,因此母液中含有的硝酸钡饱和溶液可以循环利用,应使其进行容器c中;(7)由于硝酸是强酸、强氧化性酸,则BaCO3+2HNO3=Ba(NO3)2+CO2↑+H2O、3BaSO3+2HNO3=3BaSO4+2NO↑+H2O,Ba(OH)2+2HNO3= Ba(NO3)2+2H2O,则最后的废渣中除原有的难溶性杂质外,还含有BaSO4、Fe(OH)3;(5)由于硫酸钡的式量为233,n=m/M,则硫酸钡的物质的量为m/233 mol;由于反应Ba(NO3)2+H2SO4= BaSO4↓+2HNO3中Ba(NO3)2与BaSO4的系数之比等于物质的量之比,则晶体中Ba(NO3)2的物质的量为m/233 mol;由于硝酸钡的式量为261,m=n•M,则晶体中硝酸钡的质量为261 m/233g;由于晶体的质量为wg,则晶体中硝酸钡的纯度计算表达式为261m/233w×100%。
Ⅰ、某小组同学将一定浓度NaHCO3溶液加入到CuSO4溶液中发现生成了沉淀。甲同学认为沉淀是CuCO3,乙同学认为沉淀是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。他们设计实验通过测定沉淀中CuCO3的质量分数来确定沉淀的组成。
(1)按照甲同学的观点,发生反应的离子方程式为: 。
(2)两同学利用下图所示装置进行测定:
①在研究沉淀物组成前,须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作依次为_____、_____、干燥。
②装置E中碱石灰的作用是 。
③实验过程中有以下操作步骤:
a.关闭K2、K4,打开K1、K3,通入过量空气
b.关闭K1、K3,打开K2、K4,充分反应
c.关闭K2、K3,打开K1、K4,通入过量空气
若沉淀质量为m,C中浓硫酸增重x,D中碱石灰增重为y,则CuCO3的质量分数为______。若未进行步骤a,将使测量结果 。
Ⅱ、某同学设计右图所示装置(夹持装置略,气密性已检验),用废铁屑来制取FeCl3·6H2O晶体。其操作步骤如下:
①打开弹簧夹K1,关闭弹簧夹K2,并打开活塞a,缓慢滴加盐酸至过量。
②当……时,关闭弹簧夹K1,打开弹簧夹K2,当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。
③将烧杯中含有盐酸的溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到FeCl3·6H2O晶体。
请回答:
(1)步骤②中“……”的内容是_____。
(2)写出A中溶液进入烧杯后发生反应的离子方程式:____。
(3)步骤③烧杯中溶液里盐酸的作用是____。
正确答案
Ⅰ、(1)根据题意可得方程式为:Cu2++2HCO3-=CuCO3↓+CO2↑+H2O;
(2)①过滤;洗涤;② 防止空气中CO2和水蒸气进入装置D(或进入干燥管);
③%(或
) ;偏高;
Ⅱ、(1)A中固体完全消失;(2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)盐酸可抑制FeCl3水解,防止产生Fe(OH)3沉淀;
试题分析:Ⅰ、(1)Cu2++2HCO3-=CuCO3↓+CO2↑+H2O;(2)①将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作依次为过滤;洗涤;干燥。②装置D中的碱石灰吸收反应产生的CO2,通过测定其质量的多少来确定是否含有CuCO3及其含量的多少,若空气的成分进入,就会导致实验的误差,因此装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气,防止空气中CO2和水蒸气进入装置D(或进入干燥管);③CuCO3的质量分数为m(CuCO3)÷m(总)×100%={(y÷44)×124}÷x×100%=%(或
)若未进行步骤a,由于空气中含有CO2,会把空气中的二氧化碳当作是CuCO3反应产生的。所以将使测量结果偏高。Ⅱ(1)根据题意可知:步骤②中“……”的内容是待A中固体完全消失时。(2)FeCl2与H2O2反应的方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。(3)FeCl3是强碱弱酸盐,Fe3+水解使溶液而得到Fe(OH)3沉淀。所以为了抑制FeCl3水解,防止产生Fe(OH)3沉淀要加入适量的盐酸。
某课外活动小组对一氧化碳还原氧化铁的实验中最后的产物产生浓厚的兴趣,试通过实验来探究其成分。
Ⅰ.实验装置:
用一氧化碳还原氧化铁的实验装置
该装置B中发生的离子方程式是
装置B的作用是
Ⅱ.实验现象:玻璃管A中的粉末由红色逐渐变为黑色时,停止加热,继续通一氧化碳,冷却到室温,停止通气,同时观察到澄清的石灰水变浑浊。
Ⅲ.实验结论:
甲认为:依据上述实验现象可以判断出生成的黑色固体为金属铁。
乙认为:仅从上述实验现象,不足以证明生成的黑色固体为金属铁,她增加了一个实验:用磁铁靠近生成的黑色固体,看到有黑色固体被磁铁吸引。于是得出生成的黑色固体为金属铁的结论。
请你通过该反应的相关资料对他们结论作出判断并通过实验检验其合理性:
(1)在一定条件下:一氧化碳与氧化铁在加热条件下,可发生如下反应
3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2
Fe3O4+4CO4Fe+4CO2
(2)四氧化三铁(Fe3O4)为黑色固体,有强磁性,能够被磁铁吸引。
甲、乙同学的结论: 你对此评价的理由是:
Ⅳ.实验探究
对反应后固体成分提出假设:
假设1:反应后固体中只有Fe;
假设2:反应后固体中只有Fe3O4;
假设3:反应后固体中_______________________
为确定实验中最后的产物的成分,丙同学设计如下实验,请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程,并将答案写在答题卡相应位置。
限选试剂和仪器: 1mol/LCuSO4 、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L盐酸、0.01mol/L氯水、试管、玻璃棒、胶头滴管。
Ⅴ.延伸探究:丁同学试图通过反应前后固体质量的变化来确定黑色固体的成分,你认为可行吗?(假设氧化铁在反应中完全反应) (填“行”或“不行”)理由是 。
正确答案
(16分)
Ⅰ. Ca2++2OH-+ CO2= CaCO3↓+H2O (2分)
吸收CO中的CO2,便于CO燃烧被除去。(2分)
Ⅲ.甲、乙同学的结论均不正确;铁和四氧化三铁都是黑色且均能被磁铁吸引。(1+2分 共3分)
Ⅳ.假设3:反应后固体中既含有Fe又含有Fe3O4(1分)
Ⅴ.行(1分);
等质量氧化铁完全反应后生成铁或者四氧化三铁或铁和四氧化三铁,固体质量的变化不相同。(2分)
试题分析:
Ⅰ.结合题目信息,反应后气体中有CO和CO2,可知石灰水的作用是吸收CO2,便于CO燃烧被除去。
Ⅲ.(2) 由题目信息,四氧化三铁(Fe3O4)为黑色固体,有强磁性,能够被磁铁吸引,可以得到答案。
Ⅳ.步骤一中,若出现红色说明有铁置换出铜单质,若没有则黑色固体为Fe3O4。
步骤二中,Fe与盐酸只能生成Fe2+,Fe3O4与盐酸能生成Fe2+和 Fe3+。
Ⅴ.氧化铁完全反应后生成铁或者四氧化三铁固体质量的变化不相同。
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