- 离子的检验
- 共4052题
锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：
已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
请回答下列问题：
（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；
（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由 ____________；
（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。
（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。
（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al2O3的流程：
（流程常用的表示方式为：
正确答案
（1）2FeO+4H2SO4(浓)
（2）除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀
（3）不能，镁离子不能完全除去。
（4）晶体膜
（5）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2.
（6）
或
试题分析：
（1）浓硫酸有氧化性，FeO有还原性，二者在加热时会发生氧化还原反应。根据质量守恒定律和电子守恒可得该反应的方程式为：2FeO+4H2SO4(浓)
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是除去反应Ⅰ中过量的剩余的H2SO4；调节溶液的pH，同时使Fe3＋、Al3＋完全转化为沉淀而除去。
（3）在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液，因为其碱性是盐水解产生的，碱性不如NaOH强，而且MgCO3的溶解度比Mg(OH)2大，不能很好的把Mg2+沉淀出去。因此不能达成该步骤的目的。
（4）加热蒸发时，只要看到大量固体析出或者仅余少量液体时，停止加热，利用余热把固体蒸干。
（5）步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，是因为在加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量发生水解反应产生了LiOH混在LiCl中。LiOH受热分解生成Li2O，电解时产生了O2。
（6）水洗后的矿泥中含有Fe2O3、Al2O3、SiO2.可以先加盐酸把Fe2O3、Al2O3溶解变为FeCl3、AlCl3，除去难溶的SiO2.然后向溶液中加入过量的NaOH溶液，发生反应：FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O。把Fe(OH)3沉淀过滤除去，然后向滤液中通入过量的CO2气体，发生反应NaAlO2+ CO2+2H2O= Al(OH)3↓+NaHCO3.把Al(OH)3沉淀过滤出来洗涤干净，然后灼烧既得Al2O3。另一种方法是把矿泥用NaOH溶液处理，可以得到NaAlO2和Na2SiO3溶液，而Fe2O3不溶，过滤除去。然后向滤液中加入过量的盐酸发生反应NaAlO2+4HCl= AlCl3+NaCl+2H2O。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl。把硅酸沉淀过滤除去，再向滤液中通入过量的氨气，发生反应AlCl3+3NH3+3H2O= Al(OH)3↓+3NH4Cl。再把Al(OH)3沉淀过滤出来洗涤干净，然后灼烧既得Al2O3。2O3的方法的知识。
某混合金属粉末,除Mg外,还含有Al、Zn中的一种或两种,含量都在10%以上.某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在.
所用试剂：样品、pH试纸、稀H2SO4、NaOH溶液、稀NH3·H2O.
该小组探究过程如下：
●查阅资料：
● 提出假设：
（1）假设①：该混合金属粉末中除镁外还含有________元素
假设②：该混合金属粉末中除镁外还含有________元素
假设③：该混合金属粉末中除镁外还含有铝、锌元素
●实验探究：
甲同学基于假设③设计实验方案如下：
乙同学同样基于假设3设计另一实验方案如下：
（2）试剂M是____________,沉淀B是_____________.
（2）试剂M是____________,沉淀B是_____________.
（3）丙同学认为乙同学的方案比甲同学的好,理由是_______________________.
（4）丁同学研究了甲、乙两同学的方案后,在其中一种方案的基础上用最简便方法测定了Wg样品中金属镁(Mg)的质量,他的方法是____________________________.
（5）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入_______________,直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的____________________.
正确答案
（1）① 铝(或Al) （1分） ② 锌(或Zn) （1分）
（2）NaOH溶液 （2分） Al(OH)3 （2分）
（3）步骤简单,节约试剂（2分）
（4）将沉淀C洗涤、干燥后称量（2分）
（5）稀硫酸（2分） 稀氨水 （2分）
试题分析：（1）某混合金属粉末,除Mg外,还含有Al、Zn中的一种或两种，所以假设①和②分别为除镁外还含有铝和锌。
（2）试剂M的作用为把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，所以为NaOH溶液；加过量氨水可得到沉淀B，所以沉淀B为Al(OH)3。
（3）乙同学的方案比甲同学的方案少一步，所以乙同学方案的优点是步骤简单,节约试剂。
（4），因为Al、Zn能与NaOH反应，所以加入NaOH得到的沉淀C为Mg，将沉淀C洗涤、干燥后称量即可得到Mg的质量。
（5）在滤液中逐滴加入稀硫酸，可得到Al2(SO4)3和ZnSO4，再加入稀氨水可得到沉淀B为Al(OH)3和含［Zn(NH3)4］2+的滤液。
髙纯氧化铁（a-Fe2O3)是现代电子工业重要材料。实验室用硫铁矿烧渣 (Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备髙纯氧化铁的步骤如下。请回答有关问题：
（1）过滤操作中的玻璃仪器为________。
（2）实验室需240mL4.8mol • L－1的硫酸溶液，若用18.4 mol • L－1的浓硫酸进行配制，所需要的最主要仪器为________。
（3）溶液X发生反应的离子方程式为________。
（4）简述如何检验溶液Z中的阴离子________。
（5）操作I的名称是________。列举W的一种用途________。
（6） 某实验小组设计的氨气制备实验流程为:发生装置→净化→收集→尾气处理，则接口的连接顺序是_______________。
（7）将多余的氨气分别通入水中或盐酸中,若得到25℃0.1 mol.L-1的NH3 • H2O溶液或NH4Cl溶液，请你设计实验，比较NH3 • H2O的电离程度和NH4Cl的水解程度大小。
正确答案
（每空2分，共14分）（1）漏斗、烧杯、玻璃棒（少一项扣1分，最多扣2分）
（2）250ml容量瓶（木容积不得分） （3）2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋
（4）取少量溶液Z于试管中，然后加入稀盐酸，无沉淀产生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，证明有SO42－。 （5）洗涤（1分）；用于化肥（1分） （6）a→e→d→h→g→f
（7）常温下，将等物质的量浓度（0.1mol/L）、等体积的氨水、NH4Cl溶液混合，若混合液pH＞7，表明电离程度大于水解程度；否则电离程度小于水解程度。或用pH计分别测25℃时0.1mol/L氨气、NH4Cl溶液的pH，然后比较c(OH－)和c(H＋)，若c(OH－)＞c(H＋)表明电离程度大于水解程度；若c(OH－)＜c(H＋)表明电离程度小于水解程度。
试题分析：（1）过滤操作中的仪器有铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒，其中玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒。
（2）由于没有250ml容量瓶，所以要配制240ml稀硫酸，所需要的最主要仪器为250ml容量瓶。
（3）由于溶液X中含有铁离子，因此加入铁粉发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋。
（4）根据流程图可知，溶液Y是氯化亚铁和硫酸的混合液。通入氨气后生成硫酸铵，因此溶液Z中含有SO42－。检验SO42－的操作是取少量溶液Z于试管中，然后加入稀盐酸，无沉淀产生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，证明有SO42－。
（5）固体从溶液中过滤出来后，需要洗涤。因此操作I的名称是洗涤；溶液Z中加入碳酸铵后生成碳酸亚铁和硫酸铵，因此W是硫酸铵，其主要用途是用于化肥。
（6）根据装置图可知，A是发生装置。由于氨气密度小于空气且极易溶于水，所以用E装置收集氨气，D装置进行尾气吸收。由于生成的氨气中含有水蒸气，因此要干燥管高燥氨气，所以正确的连接顺序是a→e→d→h→g→f。
（7）要比较NH3 • H2O的电离程度和NH4Cl的水解程度大小，可以通过测量等浓度、等体积的二者混合液的pH，或直接测量等浓度溶液的pH。即常温下，将等物质的量浓度（0.1mol/L）、等体积的氨水、NH4Cl溶液混合，若混合液pH＞7，表明电离程度大于水解程度；否则电离程度小于水解程度。或用pH计分别测25℃时0.1mol/L氨气、NH4Cl溶液的pH，然后比较c(OH－)和c(H＋)，若c(OH－)＞c(H＋)表明电离程度大于水解程度；若c(OH－)＜c(H＋)表明电离程度小于水解程度。42－的检验；氨气制备、收集、除杂以及尾气处理；电离程度与水解程度比较等实验方案的设计等
（17分）（2012•广东）苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸，反应原理：
实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．
已知：苯甲酸分子量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物都有固定熔点．
（1）操作Ⅰ为 ，操作Ⅱ为 ．
（2）无色液体A是 ，定性检验A的试剂是 ，现象是
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确．请在答题卡上完成表中内容．
（4）纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10﹣3mol，产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为 ，计算结果为 （保留二位有效数字）．
正确答案
（1）分液，蒸馏（2）酸性KMnO4溶液，紫色溶液褪色（3）
（4）
（1）依据流程分析混合物分离的实验方法和操作步骤；
（2）依据分离试剂和过程可知，有机相中主要是为反应的甲苯，甲苯是苯的同系物，可以被高锰酸钾溶液氧化；
（3）结合反应化学方程式中生成的产物和流程中分离步骤分析，白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物；依据苯甲酸熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；先检验苯甲酸的检验再检验氯化钾的存在；
解：（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯；所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体；故答案为：分液，蒸馏；
（2）依据流程和推断可知，无色液体A为甲苯，检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液，甲苯被氧化为苯甲酸，高锰酸钾溶液紫色褪去；
故答案为：酸性KMnO4溶液，紫色溶液褪色；
（3）通过测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，氯化钾可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；利用不同温度下的溶解度，分离混合物，得到晶体后通过测定熔点判断是否为苯甲酸；
故答案为：
（4）称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10﹣3mol，苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1：1反应，所以物质的量相同，注意溶液体积变化计算样品中 苯甲酸的物质的量，计算质量分数；样品中苯甲酸质量分数=
故答案为：
点评：本题考查了物质性质的实验分析判断，物质分离条件，试剂选择，操作步骤的理解应用，物质成分的实验设计方案、步骤、试剂，样品纯度的计算，题目难度中等．
铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题:
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是 。(2)某溶液中有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cu2+等四种离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是 。A.Mg2+ B.Fe2+
C.Al3+ D.Cu2+
(3)氧化铁是重要工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:
回答下列问题:
①操作Ⅰ的名称是 ,操作Ⅱ的名称是 。②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式 。(4)有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。
a.称取2.850 g绿矾(FeSO4·7H2O)产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;
b.量取25.00 mL待测溶液放入锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①实验前,首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250 mL,配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外,还需 。②某同学设计的下列滴定方式,最合理的是 。(夹持部分略去)(填字母序号)
③写出滴定过程中反应的离子方程式 。④计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。
正确答案
(1)Fe3+、Fe2+、H+
(2)BC
(3)①过滤 洗涤 ②4FeCO3+O2
(4)①250 mL容量瓶 ②b ③5Fe2++
(1)Y是Fe3O4,发生Fe3O4+8H+
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