- 离子的检验
- 共4052题
某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:CH3CH-CH2+CO+H2
请填写下列空白:
（1）写出实验室制备氢气的化学方程式： 。
（2）若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中b的作用分别是 ； C中盛装的试剂是 。若用以上装置制备H2，在虚线框内画出收集H2干燥的装置图。
（3）制丙烯时，还产生少量SO2, CO2及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是________________（填序号）
①足量饱和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③石灰水 ④无水CuSO4 ⑤品红溶液
（4）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图1所示装置中阳极的电极反应式为 。
②图2所示装置中，通入H2的管口是 (选填字母代号)。
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色。该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H2。该结论 (填“严密”或“不严密”)，你的理由是 (用离子方程式表示)。
正确答案
（1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
（2）防倒吸 NaOH溶液
（3）④⑤①③②
（4）①MnO42--e-=MnO4-②d③不严密 2Fe3++Fe=3Fe2+
试题分析：
（1）氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备，氧化性酸如硝酸和浓硫酸与锌反应不能产生氢气，方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；
（2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO，由于甲酸易挥发，产生的CO中必然会混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸．又因为甲酸易溶于水，所以必需防止液体倒流，即b的作用是防止倒吸，最后通过浓硫酸干燥CO．为了使产生的气体能顺利的从发生装置中排出，就必需保持压强一致，因此a的作用是保持恒压；若用以上装置制备氢气，就不再需要加热，所以此时发生装置中的玻璃仪器名称是分液漏斗和蒸馏烧瓶；氢气密度小于空气的，因此要收集干燥的氢气，就只能用向下排空气法，而不能用排水法收集；故答案为：防倒吸； NaOH溶液；
（3）检验丙烯可以用酸性KMnO4溶液，检验SO2可以用酸性KMnO4溶液褪色．品红溶液或石灰水，检验CO2可以石灰水，检验水蒸气可以无水CuSO4，所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序．只要通过溶液，就会产生水蒸气，因此先检验水蒸气；然后检验SO2并在检验之后除去SO2，除SO2可以用饱和Na2SO3溶液，最后检验CO2和丙烯，因此顺序为④⑤①②③（或④⑤①③②）；
（4）阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO42--e-=MnO4-；氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，图片中氢氧根离子向d电极移动，说明d电极上是氢气；铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应现象知，该反应中部分铁未参加反应导致剩余的铁和铁离子反应生成二价铁离子，离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，所以说不严密。
阿司匹林(乙酰水杨酸,
乙酸酐+水杨酸
(阿司匹林)
主要试剂和产品的物理常数
请根据以上信息回答下列问题:
(1)制备阿司匹林时,要使用干燥的仪器的原因是 。
(2)①合成阿司匹林时,最合适的加热方法是 。
②加热后冷却,未发现被冷却容器中有晶体析出,此时应采取的措施是 。
③抽滤所得粗产品要用少量冰水洗涤,则洗涤的具体操作是 。
(3)试剂A是 。
另一种改进的提纯方法如下:
粗产品
(4)改进的提纯方法中加热回流的装置如图所示,
①使用温度计的目的是 。
②此种提纯方法中乙酸乙酯的作用是: ,所得产品的有机杂质要比原方案少,原因是 。
正确答案
(1)防止乙酸酐水解
(2)①水浴加热 ②振荡容器(或用玻璃棒搅拌;或用玻璃棒摩擦容器内壁;或投入几粒晶种)
③关小水龙头,向布氏漏斗中加洗涤剂(冰水)至浸没沉淀物,使洗涤剂缓慢通过沉淀物,重复操作2～3次
(3)NaHCO3
(4)①控制反应温度,防止温度过高,乙酰水杨酸受热分解
②作为重结晶的溶剂 水杨酸易溶于乙酸乙酯,在冷却结晶时大部分溶解在乙酸乙酯中,很少结晶出来
(1)乙酸酐遇水极易反应生成乙酸,甚至发生爆炸,所以一定要干燥无水操作。(2)控制85～90℃的温度持续加热,最佳的方式是水浴加热。溶液形成过饱和溶液未析出晶体,是因为缺少晶种,可以采取措施是破坏过饱和状态,使晶体析出。因为制得的阿司匹林中含有水杨酸杂质,需要进行洗涤,为减少阿司匹林损失,则需要用冷水洗涤。(3)因为粗产品中含有水杨酸聚合物,所以先将阿司匹林转化为乙酰水杨酸钠可溶物,过滤除去水杨酸聚合物,加入试剂选择能溶解乙酰水杨酸但不与水杨酸聚合物反应的NaHCO3,若用NaOH,可能会导致乙酰水杨酸水解。(4)此分离方法中一要控制温度,防止温度过高乙酰水杨酸分解,二要加入有机溶剂溶解水杨酸,让乙酰水杨酸结晶析出。
硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：
回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为 ，溶于热水后，常用H2SO4调pH2～3制取H3BO3，反应的离子方程式为 。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为 。
（2）MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为 。
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，则正极反应式为 。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为 。已知Ksp[Mg(OH)2]=5．6
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将 0．020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0．30mol·L-1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18．00mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为 滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为 。(提示：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
正确答案
（1）+3（2分） B4O72-+2H++5H2O= 4H3BO3（2分）Mg+B2O3===2B+3MgO（2分）
（2）防止MgCl2水解生成Mg(OH)2（2分）
2H2O+Mg2++2e-= H2↑+Mg(OH)2↓（2分）
（3）H2O2+2H++2e-=2H2O（2分） 0.045 mol·L-1（2分） 没有（2分）
（4）碱式（2分） 99%（2分）
试题分析：（1）根据硼砂的化学式Na2B4O7•10H2O和化合价的代数和为0，可得B的化合价为+3；B4O72-与2H+反应可得H3BO3，离子方程式为：B4O72-+2H++5H2O= 4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物，为B2O3，与Mg发生氧化还原反应，化学方程式为：Mg+B2O3===2B+3MgO。
（2）MgCl2为强酸弱碱盐，能发生水解反应，所以MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的目的是：防止MgCl2水解生成Mg(OH)2；用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极反应为H2O电离出的H+放电，电解方程式为：2H2O+Mg2++2e-= H2↑+Mg(OH)2↓
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的正极为H2O2放电，电极方程式为：H2O2+2H++2e-=2H2O；起始电解质溶液pH=1，pH=2时反应的H+为：0.1mol•L‾1—0.01mol•L‾1=0.09mol•L‾1，根据Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，可得Mg2+离子浓度为0.045 mol·L-1；溶液pH=6时，c(OH‾)=10-8mol•L‾1，Q [Mg(OH)2]=" 0.045" mol·L-1×[10-8mol•L‾1]2=4.5×10-18 < Ksp[Mg(OH)2]，所以没有Mg(OH)2沉淀析出。
（4）Na2S2O3为强碱弱酸盐，水解显碱性，所以Na2S2O3溶液应盛放在碱式滴定管内；根据元素守恒和离子方程式可得：2B ~ 2BI3 ~ 3I2 ~ 6 S2O32-，所以粗硼样品的纯度为：0.018L×0.30mol•L‾1×1/3×11g/mol÷×100% = 99%
军用光敏材料KxFe（C2O4）y·3H2O（Fe为＋3价）的实验室制备和测定其组成的方法如下所示：
Ⅰ.制备：
（1）用K2C2O4和FeCl3制备光敏材料的反应属于________（填序号）。
①离子反应 ②非氧化还原反应 ③氧化还原反应 ④化合反应
（2）结晶时应将饱和溶液放在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是_________。
（3）操作4的实验操作有____________。
Ⅱ.组成测定：
称取一定质量实验所得的晶体置于锥形瓶中，加足量蒸馏水和稀H2SO4，将C2O42-完全转化为H2C2O4，用0.10 mol·L－1 KMnO4溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液24.00 mL时恰好完全反应（酸性条件下MnO4-的还原产物是Mn2＋）；再加入适量的还原剂，将Fe3＋完全转化为Fe2＋，用KMnO4溶液继续滴定，当Fe2＋完全氧化时，用去KMnO4溶液4.00 mL。
（4）高锰酸钾氧化H2C2O4和Fe2＋的离子方程式分别是___________； ________。
（5）配制100 mL 0.10 mol·L－1 KMnO4溶液及在上述滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外，还有________和________（写名称）。
（6）通过计算，该化合物的化学式是____________。
正确答案
Ⅰ.（1）①②
（2）防止晶体见光分解
（3）过滤、洗涤、干燥
Ⅱ.（4）2MnO42-＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
（5）100 mL容量瓶 酸式滴定管
（6）K3Fe（C2O4）3·3H2O
Ⅰ.（1）因为光敏材料KxFe（C2O4）y·3H2O中的Fe为＋3价，即反应前后没有化合价变化，故两种电解质在溶液中进行的反应属于非氧化还原反应、离子反应。（2）由于该材料是光敏材料，见光易分解，所以结晶时应在黑暗处进行。（3）重结晶后必须经过过滤、洗涤和干燥，才能获得纯净的晶体。
Ⅱ.（4）根据草酸中C的化合价是＋3，则其氧化产物在酸性条件下只能是CO2，Fe2＋的氧化产物只能是Fe3＋。（5）配制溶液还需要100 mL容量瓶；滴定操作需要滴定管，而高锰酸钾溶液有强氧化性，会氧化橡胶管，故需要酸式滴定管。
（6）根据电子守恒或根据方程式：n（C2O42-）＝2.5×0.10 mol·L－1×0.024 L＝0.006 mol；n（Fe3＋）＝5×0.10 mol·L－1×0.004 L＝0.002 mol；再根据化合价代数和为零，化学式是K3Fe（C2O4）3·3H2O。
硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同，该气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、二种或三种.某化学课外活动小组通过设计一探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如右图所示：
【提出假设】
Ⅰ．所得气体的成分可能只含_________一种；
Ⅱ．所得气体的成分可能含有____________________二种；
Ⅲ．所得气体的成分可能含有SO2、SO3、O2三种。
【实验探究】实验操作过程（略）已知实验结束时，硫酸铜完全分解。
（1）请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为①⑨⑩______________（填序号、仪器不重复使用）。
（2）实验过程中，仪器F的作用是 。
【验证假设，分析推理】
（3）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同.数据如下：
请通过计算，推断出第②小组CuSO4分解的化学反应方程式： 。
若将①小组CuSO4分解时所得气体在一定条件下反应并达到平衡，恢复到反应前的温度和压强时，测得密度是反应前的
正确答案
Ⅰ．SO3
Ⅱ．SO2、O2
（1）⑥⑤③④⑧⑦②
（2）吸收SO3气体并转化为SO2
（3）2CuSO4
试题分析：I.根据猜想Ⅲ可知，猜想I是所得气体的成分可能只含SO2一种，猜想Ⅱ是所得气体的成分可能含有SO2、O2两种。
（1）根据所给的装置可判断，浓硫酸是用来干燥的，碱石灰是吸收SO2或三氧化硫的，最后通过排水法收集气体氧气，以测量氧气的体积，所以正确的顺序是⑥⑤③④⑧⑦②。
（2）SO2不溶于饱和NaHSO3溶液，而SO3溶于NaHSO3溶液。
（3）①中氧气是0.01mol，转移电子是0.04mol，所以一定生成0.02molSO2。其质量是1.28g，所以三氧化硫的质量是2.88g－1.28g＝1.6g，物质的量是0.02mol，所以方程式为4CuSO4
②中氧气是0.02mol，转移电子是0.08mol，所以一定生成0.04molSO2。其质量是2.56g，所以没有三氧化硫生成，则方程式为2CuSO4
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