- 离子的检验
- 共4052题
某同学从报刊上了解到菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐，决定用实验验证这一事实并检测草酸盐含量。进一步查阅资料得知，草酸（H2C2O4）是酸性强于醋酸的二元有机酸，还是一种还原性较强的物质，如2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O，草酸钙（CaC2O4）不溶于水和醋酸，能溶于强酸：CaC2O4+2H+= H2C2O4+Ca2+。
（1）设计实验方案验证菠菜中含有草酸盐和碳酸盐，补充完成实验步骤、预期现象和结论。
限选试剂：1 mol·L－1 H2SO4、1 mol·L－1 HCl、0.1 mol·L－1 NaOH、1 mol·L－1 CaCl2、0.01 mol·L－1 KMnO4、澄清石灰水。
（2）要准确测定菠菜中草酸盐含量，请回答有关问题：
① 操作：取m g菠菜样品，将其中草酸盐转化为CaC2O4沉淀分离出来，用盐酸溶解后，将溶液转入_________中加水配制成100mL溶液。每次用_____________移取25.00mL该溶液，用0.0100mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，平均消耗标准溶液V mL。
② 计算：菠菜中草酸盐（以C2O42－计）的质量分数为___________________。（只列式不计算。C2O42－的化学式量为88）
③ 讨论：用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液，结果可能偏高，原因是 。
正确答案
（16分）（1）（共8分）
（2）① 100mL容量瓶 酸式滴定管（2分，每种仪器1分）
②
③ 菠菜中还含有其他还原性物质，能与KMnO4反应（2分）
试题分析：（1）依题意，步骤2所得沉淀可能是碳酸钙，也可能是草酸钙，还可能是碳酸钙和草酸钙组成的混合物；由于草酸的酸性比醋酸强，醋酸的酸性比碳酸强，草酸钙不溶于水和醋酸，能溶于强酸，而碳酸钙不溶于水，能溶于醋酸，也能溶于强酸，因此向步骤2所得沉淀中加入足量1 mol·L－1 HCl，若沉淀完全溶解，且产生的气体通入足量澄清石灰水时，澄清石灰水变浑浊，说明沉淀中存在碳酸钙，证明菠菜中含有碳酸盐；由于草酸具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，即2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O，因此向步骤3所得上层清液中先滴入足量1 mol·L－1 H2SO4，再滴入几滴或少量0.01 mol·L－1 KMnO4，溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐；（2）①配置100mL一定物质的量浓度的溶液，称量、搅拌溶解后，应将溶液转移入100mL容量瓶中，洗涤之后定容；由于草酸溶液显酸性，所以选用酸式滴定管量取25.00mL草酸溶液；②由于n=c•V，则每次滴定时消耗标准溶液中KMnO4的物质的量为0.0100×V×10－3mol；由于2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O中草酸与高锰酸钾的系数之比等于物质的量之比，则每次滴定时待测溶液中H2C2O4的物质的量为0.0100×V×10－3×5/2mol；由于菠菜样品所配溶液的体积与滴定时待测溶液的体积之比为100/25.00，则菠菜样品所配溶液中H2C2O4的物质的量为0.0100×V×10－3×5/2×100/25.00mol；由于C2O42－～H2C2O4中草酸根离子与草酸的系数之比等于物质的量之比，则菠菜中C2O42－的物质的量为0.0100×V×10－3×5/2×100/25.00×1/1mol；由于草酸根离子的式量为88，m=n•M，则菠菜中C2O42－的质量为0.0100×V×10－3×5/2×100/25.00×1/1×88g；由于菠菜的质量为mg，则菠菜中C2O42－的质量分数为0.0100×V×10－3×5/2×100/25.00×1/1×88/m×100%；③菠菜中不仅草酸盐可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，而且别的有机物（如维生素C等）也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此用标准高锰酸钾溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液，消耗酸性高锰酸钾溶液的体积偏大，因此测定结果偏高。
利用硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下：
(1)“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率；②________。
(2)“还原”是将Fe3＋转化为Fe2＋，同时FeS2被氧化为SO42—，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3＋的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为：准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入稀盐酸、稍过量SnCl2，再加HgCl2除去过量的SnCl2，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定，有关反应的化学方程式如下：
2Fe3＋＋Sn2＋＋6Cl－=2Fe2＋＋SnCl62—
Sn2＋＋4Cl－＋2HgCl2=SnCl62—＋Hg2Cl2↓
6Fe2＋＋Cr2O72—＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
①若SnCl2不足量，则测定的Fe3＋量________(填“偏高”、“偏低”或“不变”，下同)；
②若不加HgCl2，则测定的Fe3＋量________。
(4)①可选用________(填试剂)检验滤液中含有Fe3＋。产生Fe3＋的原因是________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
实验可选用的试剂有：稀硝酸、Ba(NO3)2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。
请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：________________________________________________________；
b．沉淀：__________________________________________________________；
c．分离，洗涤；
d．烘干，研磨。
正确答案
(1)抑制Fe3＋的水解 (2)14Fe3＋＋FeS2＋8H2O=15Fe2＋＋2SO42—＋16H＋ (3)①偏低 ②偏高
(4)①KSCN(或OH) 4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O ②a.向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌 b．滴加NaOH溶液，调节溶液pH为3.2～3.8
(1)Fe3＋的水解方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，酸过量，抑制Fe3＋的水解。(2)根据题给信息，写出反应物和生成物，因为在酸性环境下反应，则介质为H2O和H＋，根据电子得失守恒和离子所带电荷守恒可以写出离子方程式。(3)①SnCl2不足，Fe3＋没有完全反应，生成的Fe2＋偏少，则消耗的K2Cr2O7标准溶液体积偏小，则测定的Fe3＋量偏低；②若不加HgCl2，过量的Sn2＋也能够被K2Cr2O7氧化，则消耗的K2Cr2O7标准溶液体积偏高，则测定的Fe3＋量偏高。(4)①Fe3＋与KSCN的络合反应或者Fe3＋与OH的显色反应均可以用于鉴别。产生Fe3＋的原因是Fe2＋被空气中的氧气氧化。②“过滤”后的溶液中有Fe2＋、Al3＋、Mg2＋以及少量Fe3＋，首先将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，然后控制pH，只使Fe(OH)3沉淀，从表格数据可以分析，控制pH为3.2～3.8。
用1－丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料，在实验室制备1－溴丁烷，并检验反应的部分副产物。（已知：NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请回答下列问题：
（1）仪器D的名称是 。
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1－溴丁烷。写出该反应的化学方程式 。
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1－丁烯、溴化氢等。熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是 、 。
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为 ，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气。
（5）相关有机物的数据如下：
为了进一步精制1－溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从 （填c或d）处流入，迅速升高温度至 ℃，收集所得馏分。
（6）若实验中所取1－丁醇、NaBr分别为7．4 g、13．0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9．6 g 1－溴丁烷，则1－溴丁烷的产率是 。
正确答案
（1）锥形瓶
（2）CH3CH2CH2CH2OH + NaBr + H2SO4 → CH3CH2CH2CH2Br + NaHSO4 + H2O
（3）硝酸银 高锰酸钾溶液或溴水可
（4）C +2H2SO4(浓) 
（5）d 101.60C
（6）70％
试题分析：（1）从冷凝管出来的液体用锥形瓶收集。
（2）反应的方程式为CH3CH2CH2CH2OH + NaBr + H2SO4 →CH3CH2CH2CH2Br + NaHSO4 + H2O
（3）根据图表分析可知，可检验的副产物为溴化氢，1－丁烯，用硝酸银可以检验溴离子，用高锰酸钾溶液或溴水可以检验碳碳双键。
（4）反应溶液变黑是因为有浓硫酸参与，浓硫酸有强氧化性和脱水性，所以有机物在加热条件下被浓硫酸脱水炭化变黑，然后又被氧化，发生的反应为：C +2H2SO4(浓)=CO2↑+2SO2↑+2H2O
（5）冷凝管的使用注意“下进上出”，所以进水应从d处进，从表格数据可知要得到较纯净的1－溴丁烷，应该迅速升温至1－溴丁烷的沸点101．60C。
（6）7．4 g 1－丁醇的物质的量为0．1mol、13．0 g NaBr的物质的量大于0．1mol，所以根据反应方程式CH3CH2CH2CH2OH + NaBr + H2SO4 →CH3CH2CH2CH2Br + NaHSO4 + H2O，可判断出NaBr过量，1－丁醇完全反应，所以根据方程式即可计算出理论上1－溴丁烷的产量，最终算出产率为70％。
（15分）锌锰干电池所含的汞、酸或碱等在废弃后进入环境中将造成严重危害。对废旧电池进行资源化处理显得非常重要。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。
（1）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_________________________________________________________。
（2）填充物用60℃温水溶解，目的是加快溶解速率，但必须控制温度不能太高，其原因是___________。
（3）操作A的名称为_____________ 。
（4）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。其主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+4CO2↑+6H2O。
①当1 mol MnO2参加反应时，共有___________mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出其反应的化学方程式：________________。
（5）铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________________________（用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H2O2。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：
根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是__________________________________________________.
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是_____________________________________.
正确答案
（1）Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2 （2）温度过高氯化铵受热分解 （3）过滤
（4）①4 ②2MnO(OH)＋6HCl(浓) 
（5）Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O 加热
（6）①随pH升高，汞的吸收率先降低后增加 ② KMnO4在酸性条件下氧化性强
试题分析：（1）根据已知条件可知该电池中的负极的电极式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。（2）为加快溶解速率填充物要用温水溶解，但温度不能太高，否则氯化铵受热分解。（3）把不溶性的固体与可溶性固体分离的操作是过滤。（4）①当1 mol MnO2参加反应时，共有4molC原子有反应前的+3价变为+4价。所以转移电子4mol。②根据电子守恒及质量守恒定律可得MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下反应的化学方程式为2MnO(OH)＋6HCl(浓)
（15分）锌锰干电池所含的汞、酸或碱等在废弃后进入环境中将造成严重危害。对废旧电池进行资源化处理显得非常重要。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。
（1）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_________________________________________________________。
（2）填充物用60℃温水溶解，目的是加快溶解速率，但必须控制温度不能太高，其原因是___________。
（3）操作A的名称为_____________ 。
（4）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。其主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+4CO2↑+6H2O。
①当1 mol MnO2参加反应时，共有___________mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出其反应的化学方程式：________________。
（5）铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________________________（用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H2O2。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：
根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是__________________________________________________.
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是_____________________________________.
正确答案
（1）Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2 （2）温度过高氯化铵受热分解 （3）过滤
（4）①4 ②2MnO(OH)＋6HCl(浓)
（5）Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O 加热
（6）①随pH升高，汞的吸收率先降低后增加 ② KMnO4在酸性条件下氧化性强
试题分析：（1）根据已知条件可知该电池中的负极的电极式是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。（2）为加快溶解速率填充物要用温水溶解，但温度不能太高，否则氯化铵受热分解。（3）把不溶性的固体与可溶性固体分离的操作是过滤。（4）①当1 mol MnO2参加反应时，共有4molC原子有反应前的+3价变为+4价。所以转移电子4mol。②根据电子守恒及质量守恒定律可得MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下反应的化学方程式为2MnO(OH)＋6HCl(浓)
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