- 离子的检验
- 共4052题
精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空：
（1）工业氯化钾中含有Fe3+、SO42—、Br—等杂质离子，可按如下步骤进行精制，完成各步内容。
①溶解；②加入试剂至Fe3+、SO42—沉淀完全，煮沸；③_____________________；④加入盐酸调节pH；
⑤___________________（除Br—）；⑥蒸干灼烧。
步骤②中，依次加入的沉淀剂是NH3·H2O、________、________。
证明Fe3+已沉淀完全的操作是_________________________________________________。
（2）有人尝试用工业制纯碱原理来制备K2CO3。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体，充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧，结果无任何固体残留，且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
写出生成白色晶体的化学方程式：___________________________________________。
分析该方法得不到K2CO3的原因可能是_______________________________________。
（3） 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应，位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______（填“阴”、“阳”或“所有”）离子通过。
（4）科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步（若干步已合并，条件均省略）。请写出第⑤步反应的化学方程式。
第①、②步（合并）：2KCl + 4HNO3→ 2KNO3 + Cl2 + 2NO2 + 2H2O
第③、④步（合并）：4KNO3 + 2H2O → 4KOH + 4NO2 + O2
第⑤步：____________________________________________
总反应：4KCl + O2 + 2H2O → 4KOH + 2Cl2
与电解法相比，该方法的优势可能是______________。
正确答案
（本题共12分）（1）过滤（1分）；通入足量的Cl2（1分） BaCl2（1分）、K2CO3（1分）；取样，滴加KSCN溶液，无明显现象（1分）；
（2）NH3、CO2（共1分）NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3↓（1分）
KHCO3溶解度较大（大于NH4HCO3），无法从溶液中析出（1分）
（3）阴（1分）；阴（1分） （4）4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3（1分）能耗低（节能）（1分）
试题分析：（1）当沉淀完全后，需要通过过滤分离出沉淀；溴离子具有还原性，又因为不能引入新的杂质，所以可以通入足量氯气除去溴离子；氨水除去铁离子，SO42－应该有Ba2＋除去，过量的Ba2＋用碳酸钾除去，过滤后加入盐酸酸化即可除去过量的碳酸钾；铁离子检验一般用KSCN溶液，所以证明Fe3+已沉淀完全的操作是取样，滴加KSCN溶液，无明显现象。
（2）根据侯氏制碱法原理可知，应该向饱和KCl溶液中依次通入足量的氨气后CO2。将得到的白色晶体洗涤后灼烧，结果无任何固体残留，且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，这说明该晶体一定不是碳酸氢钾，而是碳酸氢铵，因此生成碳酸氢铵的化学方程式是NH3+CO2+H2O→NH4HCO3↓。由于KHCO3溶解度较大（大于NH4HCO3），无法从溶液中析出，因此得不到碳酸氢钾，故而也得不到碳酸钾。
（3）惰性电极电解氯化钾溶液时，氯离子在阳极放电，生成氯气。阴极是氢离子放电生成氢气，同时破坏了阴极周围水的电离平衡，所以氢氧化钾在阴极区产生。由于阳极生成的氯气能和氢氧化钾反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，所以要防止该副反应发生，应该阻止OH－向阳极移动，所以位于电解槽中间的离子交换膜应阻止阴离子通过。
（4）根据已知反应2KCl + 4HNO3→ 2KNO3 + Cl2 + 2NO2 + 2H2O、4KNO3 + 2H2O → 4KOH + 4NO2 + O2阳极总反应式4KCl + O2 + 2H2O → 4KOH + 2Cl2可知，硝酸和NO2是多余的，因此第⑤步反应应该是NO2生成硝酸的化合反应，即4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3。因此与电解法相比，该方法的优势可能是能耗低（节能）。
某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料（由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末）进行探究。请完成下列探究报告。
【探究目的】探究该焰火原料的组成
【资料检索】①Mg2＋检验方法：取2滴待检液，加入2滴2mol·L－1NaOH溶液，再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料（对硝基苯偶氮苯二酚）。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色，表示待检液中含有Mg2＋。Ag＋、Cu2＋、Fe3＋、NH4＋会妨碍Mg2＋检出
②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液，其他的常见不溶碱难溶于氯化铵
③很多合金是金属互化物，有确定的化学组成
【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类；②测定焰火原料的化学式
【实验探究】
（1）甲同学进行了初步试验，实验步骤和实验现象如下。请填写下表。
（2）乙同学取甲第②组实验的溶液，加入镁试剂(Ⅰ)染料，得出合金中不含镁。
乙的结论________________（选填“正确”或“错误”）。判断理由为
（3）丙同学设计实验方案，确定焰火原料中的金属种类，实验记录如下。
由丙的实验记录可知，该焰火原料是由_______和_________两种金属组成的合金；实验中滤液加入足量
氢氧化钠溶液后需煮沸，煮沸的理由是______________________________。
（4）丁同学利用丙同学的结论，设计如下图所示的实验步骤，确定合金组成。
问题讨论：
①能确定合金组成的数据组有______________（填写选项字母）；
A．m、n B．m、y C．n、y
②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x，金属总物质的量为7mol，试在下图中作出y随x变化的曲线；
③当y＝8.5mol时，该合金是一种金属互化物，其化学式为________________
正确答案
（1）①不含锂（Li）、钠（Na）等活泼金属
②可能含铍（Be）、镁（Mg）、铝（Al）三种金属中的任意两种金属
（2）错误；由资料知，反应必须在碱性条件下进行
（3）铝（或Al）；镁（或Mg）（顺序可互换）；将NH4＋转化为NH3，煮沸促进其逸出，防止NH4＋干扰Mg2＋检验
（4）①ABC
②见下图
③Mg4Al3
试题分析：（1）①原料加入冷水无现象表明不含Li、Na等活泼金属；
②原料与盐酸反应产生气体表明含有能与盐酸反应的较活泼的金属，例如铍（Be）、镁（Mg）、铝（Al）三种金属中的任意两种金属。
（2）第②组实验所得的溶液含有过量盐酸，加入2滴NaOH溶液则不会产生沉淀，从而不能吸附镁试剂（I）染料呈天蓝色，所以不能检验不出Mg2+，要检验镁离子反应需要在解析条件下完成。
（3）合金能溶于盐酸，其溶液中滴加氨水生成白色沉淀。向白色沉淀中滴加过量的饱和氯化铵溶液，白色沉淀部分溶解，且剩余的白色沉淀既能和氢氧化钠溶液反应，也能和盐酸反应。因此根据Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液可知，该白色沉淀一定是由氢氧化镁和氢氧化铝组成的。由于Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液，因此用镁试剂（Ⅰ）染料检验Mg2+时要排除NH4+的干扰，所以滤液加入足量氢氧化钠溶液将NH4+转化为NH3，煮沸将氨气赶出，目的是防止NH4+干扰Mg2+的检验（或排除溶液中NH4+的干扰）。（4）①镁和铝都能与盐酸反应生成氢气，根据氢气的体积结合合金总质量可确定合金的组成。加入过量氢氧化钠得到的沉淀为氢氧化镁，灼烧后可得到氧化镁，根据氧化镁的质量可知镁的质量，则可知铝的质量，已知镁的质量和镁铝生成氢气的体积可知铝的质量，则A、B、C都可测定合金的组成，故答案为：A、B、C。
②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x，金属总物质的量为7mol，相对分子质量较小的为镁。若x＝0，则全被为铝，7mol铝反应生成10.5mol氢气；如全被为镁，即x＝7，则生成氢气7mol，所以图象为
③设合金中镁和铝的物质的量分别是a和b，则a＋b＝7mol、a＋1.5b＝8.5mol，解得a＝4mol、b＝3mol，所以合金的组成是Mg4Al3。
工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
请问答下列问题：
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是 。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn2+、 SO42-，另含有少量Fe2+、Fe3+．A13+、Cu2+、Pb2+等，其除杂过程如下：
①加入MnO2将Fe2+氧化，其离子反应方程式为 。
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是 。
③加入BaS，除去Cu2~、Pb2+后，再加入NaF溶液，除去 。
（3）从溶液A中回收的主要物质是 ，该物质常用作化肥。
（4）MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2，制得优质MnO2。写出Mn3O4与稀硫酸反应韵化学方程式：
。
正确答案
（1）增大接触面积，加快反应速率(使反应更充分)
（2）@2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O ②除去Fe3~,A13+ ③Ca2+
（3）(NH4)2SO4
（4）Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O (每空2分，本题共12分)
试题分析：化工流程题，（1）将反应物粉碎的作用是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；（2）pH调到5.2～6.0，其主要目的是除去Fe3~A13+和部分Cu2+；③溶液中除去Fe2+、Fe3+、A13+、Cu2+、Pb2+，但第②加入了Ca2+，再加入NaF溶液，显然是除去Ca2+；（3）流程得到的是碳酸锰沉淀，溶液中主要剩余NH4+和SO42-，故回收的物质是(NH4)2SO4 。
1－乙氧基萘是一种无色液体，密度比水大，不溶于水，易溶于乙醇，熔点5.5℃，沸点267℃。1－萘酚（性质与苯酚相似）熔点96℃，沸点278℃，微溶于水，易溶于乙醇，乙醇的沸点为78.5℃。1－乙氧基萘常用作香料，也可合成其他香料。实验室制备1－乙氧基萘的过程如下：
1－萘酚 1－乙氧基萘
（1）将72g1－萘酚溶于100mL无水乙醇中，加入5mL浓硫酸混合。将混合液置于如图所示的容器中加热充分反应。实验中使用过量乙醇的原因是 。烧瓶上连接长直玻璃管的主要作用是 。
（2）反应结束，将烧瓶中的液体倒入冷水中，经处理得到有机层。为提纯产物有以下四步操作：①蒸馏；②水洗并分液；③用10%的NaOH溶液碱洗并分液；④用无水氯化钙干燥并过滤。正确的顺序是 （填序号）。
A．③②④① B．①②③④ C．②①③④
（3）实验测得1－乙氧基萘的产量与反应时间、温度的变化如图所示，时间延长、温度升高，1－乙氧基萘的产量下降的原因可能是 、 。
（4）某同学推测经提纯的产品可能还含有1－萘酚、乙醇、硫酸和水等杂质，设计了如下方案进行检验，请在答题卡上完成表中内容。
正确答案
（16分）
（1）提高1－萘酚的转化率（或作溶剂）（2分） 冷凝回流，提高原料乙醇的利用率（2分）
（2）A （2分）
（3）1－萘酚被氧化（2分） 温度高乙醇大量挥发（或：温度高发生副反应）（2分）
（4）①若无气泡产生，则产品纯净（1分） 若有气泡产生，则产品不纯（1分）
②取少量经提纯的产品于试管B中，加入1～2滴FeCl3溶液（2分）
若显紫色，则含有1－萘酚（1分） 若不显紫色，则不含1－萘酚（1分）
或者：取少量经提纯的产品于试管B中，先加足量乙醇，振荡溶解，再滴入1～2滴浓溴水（2分） 若产生白色沉淀，则含有1—萘酚（1分） 若不产生白色沉淀，则不含1—萘酚（1分）
试题分析：（1）首先，根据1—萘酚的熔沸点可知常温下是固体，由于它易溶于乙醇的性质，形成1—萘酚的乙醇溶液能加快反应速率，因此使用过量乙醇的原因是作溶剂；其次，乙醇过量，有利于1—萘酚转化，提高其转化率；虽然1—萘酚、1—乙氧基萘的沸点超过200℃，但是乙醇的沸点低于100℃，反应过程中乙醇容易变成蒸气逸出，导致1—萘酚的转化率降低，烧瓶上连接长直玻璃管的目的是冷凝回流，使乙醇蒸气变为乙醇液体，提高原料乙醇的利用率；（2）烧瓶中液体含有1—乙氧基萘、1—萘酚、乙醇、硫酸和水，倒入水中得到的有基层含有1—乙氧萘、1—萘酚、乙醇，由于酚类具有酸性，与NaOH溶液发生中和反应生成易溶于水的钠盐，而1—乙氧萘、乙醇都是非电解质，不能与NaOH溶液反应，因此先加入过量的NaOH溶液除去1—萘酚，再水洗并分液，得到的有机层含有1—乙氧萘、乙醇及少量水，然后用无水氯化钙除去水分，过滤所得滤液含有沸点相差较大的1—乙氧基萘、乙醇，最后用蒸馏法分离1—乙氧基萘、乙醇，可以得到纯净的1—乙氧基萘，故A正确；（3）由于酚类物质容易被空气中的氧气氧化，乙醇的沸点较低，因此反应时间延长，升高温度，导致1－萘酚被氧化，乙醇大量挥发（或乙醇等物质发生副反应），减少了反应物浓度，所以1—乙氧基萘的产率下降；（4）①1—乙氧基萘分子中无羟基，不能与Na反应，1—萘酚、乙醇、硫酸和水都能与Na发生置换反应，产生氢气；若取少量经提纯的产品于试管A中，加入金属钠，无气泡产生，则产品纯净；有气泡产生，则产品不纯；②1—萘酚含有羟基，且羟基与苯环直接相连，说明它属于酚类，性质与苯酚相似，由于苯酚可用浓溴水或氯化铁溶液检验；方案一：若取少量经提纯的产品于试管B中，滴入1～2滴FeCl3溶液，溶液显紫色，则含有1—萘酚；溶液不显紫色，则不含1—萘酚；方案二：若取少量经提纯的产品于试管B中，先加足量乙醇，振荡溶解，再滴入1～2滴浓溴水，产生白色沉淀，则含有1—萘酚；不产生白色沉淀，则不含1—萘酚。
资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
(1)提出假设
实验Ⅰ：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。
该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：
猜测1：白色不溶物可能为________________。
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3。
猜测3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。
(2)设计定性实验确定产物并验证猜测：
(3)为进一步确定实验Ⅰ的产物，设计定量实验方案，如图所示：
称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验后装置A增重1.8 g，装置B增重8.8 g，试确定白色不溶物的化学式：__________________________ ______________________________________________。
(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的原因：____________________________________。
正确答案
(1)Mg(OH)2
(2)①氢气 ②稀盐酸(合理均可) ③产生气泡，沉淀全部溶解 ④CO32—
(3)2MgCO3·Mg(OH)2或Mg(OH)2·2MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2
(4)NaHCO3溶液中存在平衡：HCO32—
(1)镁与饱和碳酸氢钠溶液的反应，生成H2和白色不溶物，白色不溶物可能是Mg(OH)2或MgCO3或[xMgCO3·yMg(OH)2]。(2)能安静燃烧、产生淡蓝色火焰的是氢气；MgCO3中加入稀盐酸，沉淀全部溶解，产生气泡；加入氯化钙溶液，有白色沉淀生成，证明含有CO32—。(3)浓硫酸增重说明生成物中有H2O，碱石灰增重说明生成物中有CO2，且Mg(OH)2与MgCO3的物质的量之比为1∶2。(4)溶液中存在HCO3—
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