- 离子的检验
- 共4052题
硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，加热温度不同，气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组通过设计探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并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。实验用到的仪器如下图所示：
[提出猜想]
Ⅰ.所得气体的成分可能只含SO3一种；
Ⅱ.所得气体的成分可能含有________两种；
Ⅲ.所得气体的成分可能含有________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，各仪器接口的连接顺序为①→⑨→⑩→⑥→⑤→________→________→________→________→②（填接口序号）。
（2）若实验结束时B中量筒没有收集到水，则证明猜想________正确。
（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，推断出第一小组和第二小组的实验条件下CuSO4分解的化学方程式。
第一小组：________________________________________________________；
第二小组：________________________________________________________。
正确答案
Ⅱ.SO2、O2 Ⅲ.SO2、SO3、O2
（1）③ ④ ⑧ ⑦ （2）Ⅰ
（3）2CuSO4
本题考查硫酸铜分解产物的实验探究。氧化还原反应中化合价有升必有降，如果产物中只有两种气体，必为SO2、O2的混合物；如果有三种气体，则必为SO2、SO3、O2的混合物。（1）SO3溶于水生成硫酸，硫酸会与F中NaHSO3溶液反应生成SO2，通过浓硫酸干燥后，再通过碱石灰的增重情况可测定二氧化硫的质量，通过E、B装置所测气体的体积就是氧气的体积。（2）若B中量筒中没有收集到水，则说明实验中没有生成O2即猜想Ⅰ正确。（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒，硫酸铜分解产生的SO2与O2的物质的量之比必为2∶1。实验中，如果产生的SO2与O2的物质的量之比不是2∶1，则说明分解产物中还含有SO3。第一小组：n（CuSO4）＝0.04 mol，n（O2）＝0.02 mol，n（SO2）＝2.56 g÷64 g·mol－1＝0.04 mol，SO2与O2的物质的量之比为2∶1，所以该小组硫酸铜分解的产物是CuO、SO2、O2。第二小组：n（CuSO4）＝0.04 mol，n（O2）＝0.01 mol，n（SO2）＝0.04 mol，说明硫酸铜分解时还生成了0.02 mol SO3，据此即可写出反应的化学方程式。
硼酸（H3BO3)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2Mg0.B203.H20、Si02及少量Fe304、CaCO3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：
已知：H3BO3在200C、400C、600C、1000C时的溶解度依次为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40. 2 g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、 5.2、9.7和 12.4。
（1）由于矿粉中含CaC03，为防止“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施是： 。
（2）“浸出液”显酸性，含H3B03和Mg2+和SO42-，还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H202和Mg0,除去的杂质离子是_______。H2O2的作用是____________________________________________ (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是_____________________________________。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶 液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgS04·H20,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________
（5）硼酸（H3BO3）溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)+H2O(l) 
计算25℃时0.7mol·L－1硼酸溶液中H＋的浓度。（写出计算过程）
（6）已知298K时：
下列说法正确的是 。
A．碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生
B．碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生
C．等浓度的碳酸和硼酸溶液比较，pH：前者＞后者
D．等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者
正确答案
（1）分批慢慢加入稀硫酸 （2分）
（2）Fe3+、Fe2+、Al3+（2分，全对才得分） 2 Fe2+ +2H+ +H2O2 = 2Fe3+ +2H2O（2分）
（3）防止因温度下降时H3BO3从溶液中析出（2分）
（4）加压升温结晶（2分）
（5） H3BO3 (aq)＋H2O (l)
起始时各物质浓度/ mol·L－1： 0.70 0 0
平衡时各物质浓度/ mol·L－1： 0.70－x x x
K＝
x2＝3.99×10－10 x＝2×10－5（mol·L－1）
（共4分。两段式1分；K的表达式1分；代入数字的式子1分；结果1分）
（6）BD（2分）
试题分析:（1）浸取矿粉时，矿分中含有石灰石，所以如果一次性加入硫酸，会导致CaCO3分解产生大量气泡，所以防止大量气泡产生，可以控制加入硫酸的量来控制反应，所以可以分批慢慢加入硫酸。
（2）含有的Fe2+、Fe3+、Al3+等杂质离子在pH分别为3. 2、 5.2、9.7时沉淀，而Mg2+在12.4沉淀，所以要用Mg0调节pH使杂质离子沉淀，应该先把Fe2+ 氧化为Fe3+ 而沉淀除去，而最终能够沉淀的离子只有Fe2+、Fe3+、Al3+ ，双氧水的作用为把Fe2+ 氧化为Fe3+ ，反应方程式为2 Fe2+ +2H+ +H2O2 = 2Fe3+ +2H2O。
（3）由于H3BO3在水中的溶解度随温度增大而增大，所以要浸取得到更多的产品，应加热浸出液，并采用热过滤的方法过滤，防止因温度降低H3BO3在水中析出。
（4）从图像可以看出，硫酸镁随着温度不同容易形成不同的晶体，而要收集
到的MgS04·H20在较高温度下才结晶，且该晶体的溶解度随温度升高而减小，所以
要在接近200℃的较高温度下得到该晶体，常压下蒸发结晶较难，应该选择加压升温结晶的方法。
（5） H3BO3 (aq)＋H2O (l)
起始时各物质浓度/ mol·L－1： 0.70 0 0
平衡时各物质浓度/ mol·L－1： 0.70－x x x
x2＝3.99×10－10 x＝2×10－5（mol·L－1）
（6）对比硼酸和表格中碳酸、醋酸的电离程度，可知3者的酸性大小为:醋酸＞碳酸＞硼酸＞HCO3-,所以根据酸性大小分析：根据强酸制弱酸原理，碳酸钠溶液滴入硼酸中不能有气泡产生，A错误；碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生
氯化铵简称“氯铵”，又称卤砂，为无色晶体或白色结晶性粉末，易溶于水中，在工农业生产中用途广泛。以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：
氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如图所示。回答下列问题：
（1）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。
（2）实验过程中趁热过滤的目的是 。
（3）写出“蒸发浓缩”时发生的化学方程式： 。
（4）某研究性学习小组为测定该NH4Cl产品中氮的含量，设计了如图装置，并进行了讨论。
甲同学：根据此实验测得的数据，计算的NH4Cl产品的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是： ____ 。
乙同学：实验过程中，往烧瓶中加入的浓氢氧化钠溶液的离子反应方程式为 ，反应过程中NaOH一定要足量并充分加热，原因是 。
用改进后的实验装置重新进行实验，称取13.0gNH4Cl产品，测得实验后B装置增重3.4g。则该化肥含氮量为 。
正确答案
（1）蒸发皿
（2）防止氯化铵晶体析出而损耗
（3）（NH4）2SO4＋2NaCl= Na2SO4↓＋2NH4Cl
（4）①A、B装置间缺一个干燥装置 ② NH4++OH-
使氯化铵充分反应完全转化为NH3 21.5％
试题分析：（1）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯等，
（2）由图像可以看出，在某一温度范围内，氯化铵的溶解度低于硫酸铵的溶解度，所以趁热过滤防止氯化铵晶体析出而损耗，可以使硫酸铵以沉淀形式滤出而氯化铵留在滤液里。
（3）蒸发浓缩时硫酸铵以固体形式存在，所以化学方程式为（NH4）2SO4＋2NaCl= Na2SO4↓＋2NH4Cl
（4）①氨气在进入B之前未干燥，所以含氮量偏高，应在A、B装置间加一个干燥装置，②烧瓶中发生的离子方程式是强碱与铵盐溶液的反应，离子方程式为NH4++OH-= NH3↑+H2O；碱要足量的目的就是使铵根离子全部转化为氨气；3.4g即为氨气的质量，其氮元素的质量为3.4g×14÷17=2.8g,所以含氮量为2.8g/13.0g×100%=21.5%。
锶(Sr)为第五周期ⅡA族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2•6H2O)具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图：
请回答：
（1）加入少量30%H2O2的作用 （用离子方程式表示）；
（2）步骤③中氧化锶粉末的作用是 ，工业上用50～60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是 ；
（3）步骤④进行的实验操作为 、 ，步骤⑥中，洗涤氯化锶晶体最好选用 ；
（4）指出下图中仪器b 的名称 ， 在抽滤时使滤纸紧贴布氏漏斗瓷板的操作是 ，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上；
（5）计算原工业碳酸锶粉末中碳酸锶的质量分数 （列计算式即可）。
正确答案
（1）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O ；
（2）调节pH，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去，温度高有利于除去湿存水，但温度高于61℃时，氯化锶晶体中的结晶水也会失去；
（3）蒸发浓缩 冷却结晶 D
（4）吸滤瓶 用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头；
（5）
试题分析：碳酸锶与盐酸反应生成氯化锶、水、二氧化碳．碳酸锶不溶于水，氯化锶易溶于水，反应离子方程式为：SrCO3+2H+=Sr2++H2O+CO2↑。溶液中大部分是氯化锶，所以加入硫酸后会先生成硫酸锶， 由于硫酸钡的溶解度小于硫酸锶，所以会进一步转化为硫酸钡沉淀。双氧水具有强氧化性，在酸性条件下，双氧水将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为H2O。(1) 加入少量30%H2O2的作用，将亚铁离子氧化成三价铁离子；(2) 步骤③中氧化锶粉末的作用是调节pH，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去；工业上用50～60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是温度高有利于除去湿存水，但温度高于61℃时，氯化锶晶体中的结晶水也会失去；(3)步骤④进行的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶 ，步骤⑥中，洗涤氯化锶晶体最好选用氯化锶饱和溶液；(4) 仪器b 的名称吸滤瓶， 在抽滤时使滤纸紧贴布氏漏斗瓷板的操作是用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上；(5)根据锶元素守恒，原工业碳酸锶粉末中碳酸锶的质量分数
钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿（FeO×V2O5）碱熔法提取V2O5。简要流程如下：
已知：①焙烧时可发生反应：V2O5 + Al2O3+2Na2CO3
②常温下物质的溶解度：NaVO3～21．2 g /100g水；HVO3～0．008 g /100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是 。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是 。
（3）“操作①”包括 、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是 、 。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是 。（填序号）
A B C D
（4）NaVO3用于原油的脱硫技术，由V2O5溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为 。
正确答案
（1）Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4 （2分）
（2）H2SO4与NaVO3反应生成难溶的HVO3，HVO3包裹在一些烧渣的表面，阻碍了反应的进行，从而降低了HVO3产率，且使产生的HVO3不纯。另外，铁的氧化物会和硫酸反应生成铁离子，增加干扰离子，消耗硫酸，浪费资源。（4分）
（3）过滤（2分） Na+、Al3+（2分） D （2分）
（4）V2O5 +2OH
试题分析：（1）依题意，焙烧时不仅发生反应：V2O5+Al2O3+2Na2CO3 =2NaVO3+2NaAlO2+2CO2↑，而且FeO被空气中的氧气氧化为氧化铁（或四氧化三铁或既有氧化铁又有四氧化三铁），因为+2价的铁元素在高温下易被氧化；由于加入的碳酸钠过量，则氧化铝、五氧化二钒全部转化为可溶性的钠盐，加入足量水浸取时，铁的氧化物难溶于水，则浸出渣B的主要成分是Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4；（2）由已知信息②可知，H2SO4与NaVO3反应生成难溶的HVO3，HVO3包裹在一些烧渣的表面，阻碍了反应的进行，从而降低了HVO3产率，且使产生的HVO3不纯；另外，铁的氧化物会和硫酸反应生成铁离子，增加干扰离子，消耗硫酸，浪费资源，因此不采取硫酸浸取烧渣；（3）由于HVO3的溶解度很小，HVO3难溶于水，从浸出液中分离难溶物的方法是过滤、洗涤，由此确定操作①的方法；如果不洗涤，HVO3吸附了可溶性的硫酸钠、硫酸铝典礼处的钠离子和铝离子；HVO3是难溶性酸，与硅酸类似，受热可以分解，加热固体物质只能在坩埚中进行实验，因此选D；（4）五氧化二钒与NaOH溶液反应生成钒酸钠和水，不涉及氧化还原反应，说明五氧化二钒具有酸性氧化物的性质，氧化物应保留化学式，则该反应为V2O5 +2OH－ = 2VO3－+ H2O；
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