- 离子的检验
- 共4052题
（18分）铁、铝与冷浓硫酸可发生钝化现象，故工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）m g放入稀硫酸中，铁钉表面现象为 。取出铁钉用蒸馏水洗涤后干燥，置于冷浓硫酸中，10分钟后移入稀硫酸溶液中，观察，开始一段时间铁钉表面无明显变化，其原因是 。
（2）另称取铁钉放入足量冷浓硫酸中，加热，充分反应后，过滤得到、溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除铁单质外外还可能含有Fe3+、Fe2+。若要确认其中的Fe2+，可选择试剂为_________________，现象是_______________________________________________。
②乙同学根据氧化还原反应原理，认为气体中必然含有SO2，取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应离子方程式为：________________________________________。
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为 。
[探究二]
分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）加以验证。
（3）装置的连接顺序是________________________________。
（4）除了C中的现象证明Q存在为，认为气体Y中还含有Q的理由是 （用化学方程式表示）。
（5）混合气体可能由H2、Q、SO2中的一种或多种气体组成，经测定其含氧量为50%，则该气体可能：①仅由SO2组成；②由H2和Q组成；③由H2和SO2组成；④由Q、SO2组成；⑤由H2、Q和SO2组成；其中可能正确的有（ ）
正确答案
（1）有气泡冒出 铁钉表面被钝化（或其他合理答案）
（2）①酸性高锰酸钾溶液 酸性高锰酸钾溶液褪色 （或其他合理答案）
② SO2+Br2+H2O=4H++SO42-+2 Br - 66.7%
（3）B A C E D F E
（4）
（5）c
试题分析：
（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉表面形成一层致密的氧化保护膜，阻止内层铁的进一步发生反应。
（2）Fe2+能使酸性的高锰酸钾褪色，溶液中已经有Fe3+，选择碱会造成干扰，氢氧化铁红褐色的颜色影响无法辨别氢氧化亚铁的白色沉淀是否生成。
（3）品红可以检验A中是否完全除去SO2
（4）
（5）经测定其含氧量为50%；氢气中不含氧元素；通过计算，CO2中氧元素的质量分数为72.7%，二氧化硫中氧元素的质量分数为50%．因此如果是一种物质就只能是二氧化硫，①可能正确；如果是两种物质，由H2和SO2组成时，小于50%，③不正确；只能是由H2和CO2组成，②可能正确；由CO2、SO2组成，大于50%，④不正确。由H2、CO2和SO2三种物质组成，⑤可能正确。故选C
过硫酸钾（
（1）硫酸铵和硫酸配制成电解液，以铂作电极进行电解，生成过硫酸铵溶液。写出电解时发生反应的离子方程式_____________________________________
___________________________________。
（2）已知相关物质的溶解度曲线如右图所示。在实验室中提纯过硫酸钾粗产品的实验具体操作依次为：将过硫酸钾粗产品溶于适量水中，________________，干燥。
（3）样品中过硫酸钾的含量可用碘量法进行测定。实验步骤如下：
步骤1：称取过硫酸钾样品0.300 0 g于碘量瓶中，加入30 mL水溶解。
步骤2：向溶液中加入4.00 0 g KI固体（略过量），摇匀，在暗处放置30 min。
步骤3：在碘量瓶中加入适量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液作指示剂，用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，共消耗Na2S2O3标准溶液21.00 mL。
（已知反应：I2＋2S2O32-=2I－＋S4O62-）
①若步骤2中未将碘量瓶“在暗处放置30 min”，立即进行步骤3，则测定的结果可能________（选填“偏大”、“偏小”、“无影响”）；上述步骤3中滴定终点的现象是____________________________________________。
②根据上述步骤可计算出该样品中过硫酸钾的质量分数为_______________。
③为确保实验结果的准确性，你认为还需要____________________________。
（4）将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液，在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl3溶液，测定溶液中各成分的浓度如图所示（H＋浓度未画出）。图中物质X的化学式为________________________。
正确答案
（1）2SO42-＋2H＋
（2）在不超过80 ℃的条件下加热浓缩，冷却结晶，过滤，用冷水洗涤 （3）①偏小 最后一滴滴入后溶液由蓝色变为无色，且30 s不变色 ②94.50%（或0.945 0）
③重复上述实验步骤1～2次 （4）H2O2
（1）由题意知，硫酸铵转化为过硫酸铵为氧化反应，则应发生H＋的还原反应；（2）根据各物质的溶解度变化和过硫酸钾的性质，应运用重结晶法进行提纯分离。（3）①若在步骤2中未将碘量瓶放置30 min立即进行步骤3，则可能造成过硫酸钾未能完全转化，最终导致测定结果偏小；滴定终点即是碘单质刚好消耗完毕，最后一滴滴入后溶液由蓝色变为无色，且30 s不变色。②根据电子转移关系有S2O82-～I2～2S2O32-，故n（K2S2O8）＝0.1000 mol·L－1×0.021 L×
从废钒催化剂（主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：
（1）步骤①中废渣的主要成分是 ，③中X试剂为 。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是 。
（3）②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）。
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层）
（4）请完成④中的反应离子方程式：
□ClO3- + □VO2+ +□H+ =□VO3+ + □ +□
（5）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为 。
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 。
正确答案
⑴SiO2（2分） H2SO4 （2分）
⑵在分液漏斗下方放一洁净烧杯（使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁），打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔），打开活塞，将下层液体放入烧杯，当分液面接近（或略超过）活塞处时关闭活塞；上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中。（2分）要点：打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔）（1分）；先打开活塞放出下层液体，后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中（1分）。
⑶加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取（2分） 写“加入碱（可以是NaOH、KOH、氨水）中和硫酸使平衡正移”，得2分；写“多次连续萃取”，得2分；写“加入Mg、Fe、弱酸强碱盐”，都给2分；写“增大萃取剂的加入量”，给1分，写“增大萃取剂浓度”不得分；写“移出H2SO4 ”给1分。
⑷1ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + 1Cl- + 3H2O （2分）补出Cl-和H2O，1分。配平正确，1分。
不写“1”，扣1分。
⑸1.7—1.8（2分） 写1.7、1.8、1.75、1.7—1.8之间均给2分。
写成1.6，给1分。
⑹氨气 有机萃取剂（2分）各1分。每多写一个扣1分。
试题分析：工艺流程题的关键是搞清楚加入什么物质，发生什么反应，如何分离等问题，将工艺流程转化为物质的流程。①SiO2不溶于水、酸，通过过滤除去，在废渣中，V2O5被还原为VO2+，与其他离子一起存在在滤液中；②从分离中可以看出，VO2+以溶于有机溶剂，通过萃取分离；③通过反萃取，得到酸性水溶液含VO2+、SO42-，故X为H2SO4；然后通过氧化将V从+4到+5，加入氨水，呈碱性转化为沉淀，通过焙烧，得到V2O5。整个工艺流程并不复杂。
某实验小组对普通锌锰废干电池内的黑色固体进行探究，设计如下方案：
己知：I、普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。
II、氢氧化锌为白色粉末，不溶于水，溶于酸、强碱溶液和氨水。
请回答以下问题：
（1）②操作的名称是___________。
（2）某同学猜想溶液A的成分含有NH4Cl和ZnCl2，请你设计一个实验方案，验证其猜想正确，要求在答题卡上按下表格式写出实验操作、预期现象和结论。
限选试剂：蒸馏水、2moL·L－1 HCI 、2 moL·L－1 HNO3 、2 moL·L－1 NH3·H2O、6 moL·L－1 NaOH、0.1 moL·L－1 KSCN、0.1 moL·L－1 BaCl2、0.1 moL·L－1 AgNO3、紫色石蕊试液、红色石蕊试纸
（3）取少量固体c放入试管，滴加入双氧水，观察到有气体产生，写出该反应的化学方程式：_______________。
（4）为测定废干电池中二氧化锰的质量分数，进行下面实验：准确称取ag废千电池固体，溶于稀硫酸，加入碘化钾溶液，充分反应后，用bmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定，用淀粉作指示剂，滴定至终点，重复实验，平均消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积为vmL，则废电池中二氧化锰的质量分数的计算表达式为：________________________________。
（滴定有关反应：MnO2+2I－+4H+=Mn2++I2+2H2O；I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）
正确答案
（17分）
（1）过滤 （2分）
（2）（共11分，试剂不标浓度和用量不准确每空扣1分，用“适量”与“少量”均可，其他合理即给分）
（3） 
（4） 
试题分析：（1）依题意，普通锌锰废干电池内的黑色固体加足量蒸馏水溶解时，得到固液不相溶的混合物，二氧化锰不溶于水，氯化铵、氯化锌是可溶性盐，则操作②为过滤，将①所得混合物分离为溶液A和固体B，A的主要成分是氯化铵、氯化锌，B的主要成分是二氧化锰；（2）检验溶液A的主要成分，就是设计实验方案检验是否存在氯离子、铵根离子和锌离子，氯离子常用稀硝酸和硝酸银溶液检验，铵根离子常用热氢氧化钠溶液和湿润的红色石蕊试纸检验，锌离子常用氢氧化钠或氨水检验；步骤1：各取少量溶液A分装a、b、c三支试管，往a试管，滴加适量0.1mol•L－1AgNO3和2moL•L－1 HNO3溶液，产生白色沉淀，说明溶液A含有Cl－；步骤2：往b试管， 加入适量6moL•L－1NaOH、加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近，湿润的红色石蕊试纸变蓝色，说明溶液A含有NH4+；步骤3：步骤3：往c试管，逐滴加入2moL•L－1NH3·H2O 或 6moL•L－1NaOH至过量，先产生 白色沉淀，后白色沉淀溶解，说明溶液A含有Zn2+；（3）二氧化锰固体受热不能分解，则固体C的成分是二氧化锰，双氧水在二氧化锰催化下，分解反应速率增大，生成水和氧气；（4）依题意，由于n=c•V，则硫代硫酸钠的物质的量为bv×10—3mol；由于I2+2S2O32－=2I－+S4O62－中各物质的系数之比等于物质的量之比，则每次滴定消耗的I2为 bv/2×10—3mol；由于MnO2+2I－+4H+=Mn2++I2+2H2O中各物质的系数之比等于物质的量之比，则样品中MnO2为 bv/2×10—3mol；由于二氧化锰的式量为87，m=n•M，则样品中MnO2的质量为87bv/2×10—3g；由于样品的质量为ag，则样品中MnO2的质量分数的表达式为87bv/2a×10—3×100%。
氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：
2NH3(g)+CO2(g)
（1）如用如图装置制取氨气，你所选择的试剂是 。
制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。 当悬浮物较多时，停止制备。
注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
（2）发生器用冰水冷却的原因是___________ __ _。
（3）液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______。
（4）从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_______（填写操作名称）。为了得到干燥产品，应采取的方法是________（填写选项序号）。
a. 常压加热烘干 b. 高压加热烘干 c. 真空40 ℃以下烘干
（5）尾气处理装置如图所示。双通玻璃管的作用：________ ；浓硫酸的作用： 、______________ _。
（6）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820 g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为
___________。（精确到2位小数）
正确答案
（1） 浓氨水与生石灰（氢氧化钠固体等） （2分，合理即给分）
（2）降低温度，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）（2分）
（3） 通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例 （1分）
（4）过滤 c（各1分，共2分）
（5）防止倒吸；吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解（各1分，共3分）
（6）0.80或80%（有效数字没有考虑扣1分） （2分）
试题分析：（1）由于氨水中存在平衡关系NH3＋H2O
（2）反应2NH3（g）+CO2（g）
（3）因为气体参与反应的不易控制反应速率和用量，所以液体石蜡鼓泡瓶的作用是控制反应进行程度，控制气体流速和原料气体的配比，即通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例。
（4）制备氨基甲酸铵的装置如图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小，其晶体悬浮在四氯化碳中，分离产品的实验方法利用过滤得到，氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、不能加热烘干，应在真空40℃以下烘干，所以答案选c。
（5）氨气易溶于水，所以需要有防倒吸装置，双通玻璃管的作用是防止液体倒吸；氨气是碱性气体，浓硫酸是强酸，且具有吸水性，所以浓硫酸起到吸收多余的氨气，同时防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解。
（6）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g。该物质是碳酸钙，其物质的量为1.000g÷100g/mol＝0.010mol。设样品中氨基甲酸铵物质的量为x，碳酸氢铵物质的量为y，依据碳原子守恒得到；x+y＝0.01，又因为78x+79y＝0.7820，解得x＝0.008mol、y＝0.002mol，则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数＝
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