- 离子的检验
- 共4052题
实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4•7H2O)，有关的工艺流程如下：
（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___________（填编号）；
（2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe3+，S元素生成单质硫，FeS、O2、H2SO4反应的方程式是 ；
（3）在③中，需加入的物质是___________________________；
（4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_______________________；
（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；
（6）为测量聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验（假设杂质中不含铁元素和硫元素）：称取2.700g样品，将样品溶于足量的盐酸后，滴加过量的BaCl2；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n，求该聚铁样品中铁元素的质量分数[Mr (BaSO4) =233、Mr (Fe) =56]。（写出计算过程，结果保留4位有效数字）。
正确答案
（16分）（1）B（2分）
（2）4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+ 6H2O +4S（3分，写离子方程式“4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S”也得分）
（3）Fe（或铁粉）（2分）
（4）蒸发皿（或烧杯，多答石棉网不扣分）、玻璃棒（2分）
（5）升高温度促进Fe3+的水解（2分），过高温度不利于聚铁的形成（或者完全水解了）（1分） 注：答“温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁（或意思相近）”也得分
（6）（4分）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：
n Fe ～[Fe(OH)(SO4)]n ～ nBaSO4 (1分)
56n 233n
x 3.495g
56n/233n=x/3.495g（1分）
x=0.84g（1分）
则样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%（1分）
试题分析：（1）SiO2的性质稳定，灼烧时不能反应，而S灼烧时易与O2反应生成SO2气体；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故A错误；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，易溶于水并与水反应生成亚硫酸，其溶液显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，但是不能褪色，故B正确；二氧化硫具有还原性，酸性高锰酸钾具有强氧化性，二者易发生氧化还原反应，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；溴水具有氧化性，能被二氧化硫还原为溴离子，因此SO2能使溴水褪色，故D错误；（2）根据化合价升降情况可治，FeS是还原剂，O2是氧化剂，根据电子得失、电荷、原子守恒原理可得：4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+ 6H2O +4S或4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S；（3）绿矾为七水合硫酸亚铁，由此推断步骤③的目的将Fe3+还原为Fe2+，根据除杂不引入新杂质的原则，应该加入过量的铁屑或铁粉；（4）蒸发浓缩、冷却结晶主要使用的仪器是蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯；（5）铁盐能水解，水解反应是吸热反应，温度过低不利于Fe3+的水解，升高温度可以促进Fe3+的水解，但是温度过高时Fe3+能彻底水解变为沉淀，胶体也会聚沉为沉淀，因此采用70～80℃的条件；（6）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：
n Fe ～[Fe(OH)(SO4)]n ～ nBaSO4
56n 233n
x 3.495g
根据式量之比等于质量之比，则56n/233n=x/3.495g，解得：x=0.84g，所以样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%。
电镀厂曾采用有氰电镀工艺，由于排放的废水中含有的剧毒CN－离子，而逐渐被无氰电镀工艺替代。处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO2作用下，先用NaClO将CN－离子氧化成CNO－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并测定CN－被处理的百分率。将浓缩后含CN－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN－的浓度为0．05mol·L－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。
回答下列问题：
⑴乙中反应的离子方程式为 ；
⑵乙中生成的气体除N2和CO2外，还有HCl及副产物Cl2等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是 （填字母）
a．饱和食盐水 b．饱和NaHCO3溶液 c．浓NaOH溶液 d．浓硫酸
⑶丁在实验中的作用是 ；装有碱石灰的干燥管的作用是 ；
⑷戊中盛有含Ca(OH)20．02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0．82 g沉淀，则该实验中测得CN－被处理的百分率等于 ；请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低 ？简要说明可能的原因 ；
⑸请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂） 。
正确答案
（1）2CNO－+2H++3ClO－=N2↑+2CO2↑+3Cl－+H2O（１分）
（2）a （1分）（3）去除Cl2（1分）防止空气中CO2进入戊中影响测定准确度 （１分）（4） 82% （２分） 偏低（１分）装置乙、丙、丁中可能滞留有CO2 ，CO2产生的速度较快未与戊中的澄清石灰水充分反应 （１分）
（5）建议一、不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO2的产生速度；建议二、乙中瓶塞改为三孔塞，增加的那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO2的空气，使装置中滞留的CO2尽可能多的与Ca(OH)2反应。建议三、将戊中澄清石灰水改为浓度较大的NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl2后测沉淀质量。等等(三点中答任意一点即可，2分)
试题分析：根据题给信息知，处理有氰电镀的废水时发生的反应为：CN－+ClO－=CNO－+Cl-；2CNO－+2H++3ClO－=N2↑+2CO2↑+3Cl－+H2O；实验的目的是通过测定反应生成二氧化碳的量来确定对CN－的处理效果，必须除去CO2中的HCl和Cl2等，还要防止空气中的二氧化碳进入装置，以提高二氧化碳测定的准确性，可用饱和食盐水来除氯化氢，用灼热的铜来除氯气，最后可用碱石灰防止空气中的二氧化碳进入装置；⑴乙中反应的离子方程式为2CNO－+2H++3ClO－=N2↑+2CO2↑+3Cl－+H2O；⑵a．饱和食盐水可以除去混合气中氯化氢，正确； b．饱和NaHCO3溶液虽能除去氯化氢但会产生二氧化碳，错误； c．浓NaOH溶液会吸收二氧化碳，错误； d．浓硫酸不能吸收氯化氢，错误；选a.。⑶丁在实验中的作用是去除Cl2；装有碱石灰的干燥管的作用是防止空气中CO2进入戊中影响测定准确度；（4）根据题给反应的关系式：CN－——CaCO3,则被处理的CN－的物质的量等于CaCO3的物质的量，为0.0082mol,原混合液中CN－的物质的量为：0.2L×0．05mol·L－1=0.001mol，该实验中测得CN－被处理的百分率等于82%；该测得值与实际处理的百分率相比偏低，原因是装置乙、丙、丁中可能滞留有CO2 ，CO2产生的速度较快未与戊中的澄清石灰水充分反应；⑸能提高准确度的建议见答案。－含量的测定为载体，考查离子方程式的书写、物质的分离提纯及实验方案的设计与评价。
I、某化学课外活动小组对污染大气的部分非金属氧化物进行探究。请根据题目要求回答下列问题。
(1)写出用硝酸制取NO的离子方程式 。
(2)查资料得知，HCOOH
(填序号)，实验室利用该装置还可制取的常见气体有 （写一种气体的分子式）。
(3)查资料得知，利用催化剂可使汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳和氮气。该小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图2所示装置(部分夹持和装置已略去)。
①实验前，关闭旋塞K，先通氮气排净装置中的空气，其目的是 。
②装置(III)的主要作用是 。
③该套装置中有不完善之处，还应在装置(Ⅳ)后补充 装置。
II、该课外小组设计的从ZnSO4、FeCl3的混合溶液中制取ZnSO4·7H2O过程如下：
a．在混合液中加入6 mol/L NaOH溶液，至pH=8为止。
b．过滤后得到沉淀，用蒸馏水多次洗涤沉淀。
c．向洗涤后的沉淀中加入2 mol/L的硫酸，保持溶液的pH在4～6，加热煮沸，趁热过滤，滤液即为ZnSO4溶液。
d．滤液中加入2 mol/L的硫酸，使其pH=2。
已知部分阳离子以氢氧化物的形式开始沉淀至完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
(1)步骤b中如何检测沉淀已经洗涤干净 。
(2)步骤d中加入硫酸，使其pH=2的目的是 ；要制得ZnSO4·7H2O的步骤d还缺少的操作是 ，所用的主要硅酸盐仪器是 。
正确答案
I.（1）3Cu+8H++2NO3-＝3Cu2++2NO↑+4H2O（2）
（2）A、Cl2（答案合理即可）（共1分，共2分） （3）①防止CO与空气混合加热爆炸（2）
②检验CO是否转化为CO2（2） ③尾气处理装置（2）
Ⅱ.（1）取最后一次洗涤液少量，滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀，说明已经洗涤干净（合理即给分）（2分）
（2）抑制Zn2＋水解 （1分）；将溶液加热浓缩，冷却结晶 （2分）；
蒸发皿，酒精灯，玻璃棒（3分）
试题分析：I．（1）硝酸具有强氧化性，能氧化单质铜，同时还有NO和水生成，所以用铜屑和稀硝酸为原料制取硝酸铜的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-＝3Cu2++2NO↑+4H2O。
（2）该反应为液体加热制气装置，需要分液漏斗和酒精灯。因此选择装置A。根据装置特点可知，该装置还可以用用浓盐酸和二氧化锰加热可制取氯气。
（3）①CO是可燃性气体，加热时易发生爆炸，所以实验前，关闭旋塞K，先通氮气排净装置中的空气的目的是防止可燃性气体与空气或氧气混合加热发生爆炸。
②CO2遇澄清的石灰水变浑浊，而一氧化碳不能，所以装置(III)中澄清石灰水的主要作用是检验CO是否转化为CO2。
③一氧化碳有毒，所以要注意防止一氧化碳泄漏从而污染环境，所以还应在装置(Ⅳ)后补充尾气处理装置。
II．（1）由于沉淀表面有吸附的氯离子，所以检验沉淀是否洗净的实验操作是：取最后一次洗涤液少量，滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀，说明已经洗涤干净。
（2）因为Zn2+完全沉淀时的pH为6.4～8.0，所以步骤d中加入硫酸，使其pH＝2的目的是抑制Zn2＋水解；要制得ZnSO4•7H2O还需要将溶液加热浓缩，冷却结晶；加热蒸发需要使用硅酸盐仪器是蒸发皿，酒精灯，玻璃棒。
已知木炭在一定条件下与浓硝酸反应生成两种＋4价的氧化物，为了探究一氧化氮（NO）能否与过氧化钠反应，以及反应后的产物中是否有亚硝酸钠（NaNO2），某小组同学设计了如图所示装置（夹持仪器和连接用的胶管已经省略）。
（1）为了完成该实验，虚线框内还需要连接B～E四套装置，按气流方向连接的顺序为：
a→( )( )→( )( )→( )( )→ ( )( )（填仪器接口的字母编号）。连接好仪器，检查气密性，装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴加浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是 。
（2）装置E中观察到的主要实验现象有 。
（3）装置C的作用是 。
（4）某同学经查阅资料后发现亚硝酸是弱酸，性质不稳定，室温下易分解生成一氧化氮。装置D中充分反应后，设计实验证明D中是否有亚硝酸钠生成： 。（写出检验步骤及现象）。
（5）亚硝酸钠在酸性条件下可将I－氧化为I2，同时生成NO，该反应常用于亚硝酸钠含量的测定，请写出该反应的离子方程式： 。
正确答案
（1）hi→de→bc→fg（或gf）排除装置中的空气，防止NO被空气中氧气氧化为NO2；
（2）溶液由无色变成蓝色，有无色气体逸出
（3）吸收CO2，除去NO中的NO2
（4）取少量D中的固体于试管中，加入稀硫酸，若溶液中有气泡产生且在试管液面上方变成红棕色气体，则D中有亚硝酸钠生成。
（5）2NO2-+2I-+4H+=2NO↑+I2+2H2O
木炭与浓硝酸反应在加热条件下生成NO2和CO2，装置E是将NO2溶于水转化成NO和HNO3，稀硝酸和铜反应又生成NO；装置C的作用是吸收CO2，除去NO中的NO2；装置B的作用起干燥作用；亚硝酸不稳定，易分解生成NO，所以检验亚硝酸钠，是将其变成HNO2，检验其产物NO就行了；
(13分)某研究性学习小组欲探究Na2CO3溶液与MgCl2溶液反应产生白色沉淀的成分，小组成员做如下实验
（1）若按所得的结论分析，甲观察到的实验现象是___________________________。
（2）在探究沉淀物成分前，甲、乙都将沉淀物从溶液中分离出来，洗涤并干燥。同学丙认为他们并未将沉淀洗涤干净，请用简单的实验证明丙的观点。
（3）同学丁认为甲结论不合理，理由是Ksp(MgCO3)___Ksp [Mg(OH)2](选填“＜”或“＞”)，所以沉淀物未必是MgCO3。经查阅资料得知：该白色沉淀的组成应为Mgx(OH)y(CO3)z·nH2O。为确定沉
淀物的具体组成，他设计下图装置进行实验(所有夹持装置已省略)。
（4）请将丁设计的实验步骤补充完整：
①检查装置气密性；
②先装入药品，并称量相关装置的质量，后连接各装置；
③________________________________________________________；
④停止加热，持续通入空气直至实验结束，再次称量步骤②中相关装置的质量。
（5）装置E中碱石灰的作用是_________________________________________________。
三次实验所得数据如下：(部分数据已换算为相应的物质的量)
（6）分析实验数据可知，第_________组出现误差较大的数据，应舍去。由实验数据计算
得该白色沉淀物的组成为___________(选填序号)。
a．Mg2(OH)2CO3·3H2O b．Mg(OH)2(CO3)2·3H2O
c．Mg4(OH)2(CO3)3·3H2O d．Mg5(OH)4(CO3)3·2H2O
正确答案
（1）沉淀溶解，有气泡产生（2分）
（2）取最后一次洗涤液于另一试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀。（2分，或取最后一次洗涤液，用焰色反应检验存在的钠离子。答案合理即可得分） （3）＞（2分）
（4）先通入一会儿空气，再加热（2分） （5）防止空气中的水蒸气和CO2进入装置D（2分）
（6）3（1分） c（2分）
试题分析：（1）碳酸镁与稀盐酸反应生成氯化镁、水和CO2，因此实验现象是沉淀溶解，有气泡产生。
（2）由于沉淀表面有吸附的氯离子，所以可以通过检验氯离子来判断沉淀是否洗涤干净，即取最后一次洗涤液于另一试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀即证明没有洗涤干净。
（3）由于氢氧化镁的溶度积常数小于碳酸镁的溶度积常数，所以Ksp(MgCO3)＞Ksp [Mg(OH)2]。
（4）由于装置中有残留的空气，而空气中通过碱石灰时水蒸气和CO2被吸收，所以因此先通入一会儿空气，再加热。
（5）由于空气中还含有水蒸气和CO2会进入装置D干扰实验，所以E装置中碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置D。
（6）由于水蒸气和CO2的物质的量与样品的质量成比例，因此根据实验1、2中的数据可知，实验3中水蒸气的物质的量偏大（应该是0.12mol），应该舍去。根据表中数据可知CO2与水蒸气的物质的量之比是3:4，则a．Mg2(OH)2CO3·3H2O中CO2与水蒸气的物质的量之比是1:4，a不正确； b．Mg(OH)2(CO3)2·3H2O中CO2与水蒸气的物质的量之比是1:2，b不正确；c．Mg4(OH)2(CO3)3·3H2O中CO2与水蒸气的物质的量之比是3:4，c正确；d．Mg5(OH)4(CO3)3·2H2O中CO2与水蒸气的物质的量之比是3:4，但3.64g该物质得不到0.03molCO2，d不正确，答案选c。
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