- 离子的检验
- 共4052题
Ⅰ某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl2与干燥Na2CO3 固体反应得到的固体物质的成分。
已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中固体含有NaHCO3 ，且含氯的盐只有一种。现对C的成分进行猜想和探究。
（1）提出合理猜想：若已知C中有0.1molCl2恰好和10.6克Na2CO3固体完全反应。则C中有Cl2参与反应的化学方程式可能 。
（2）①提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO3和 ；
假设2：存在三种成分：NaHCO3和 、 。
②设计合理方案对C固体中的未知成分进行探究。请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO3、Ba(OH)2溶液、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。
Ⅱ探究铁矿石中铁的含量将2. 25g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe2＋的待测液250 mL，利用反应 6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 对铁矿石中铁元素的含量进行测定。
①现有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管，要配制0.0150 mol/L K2Cr2O7溶液100mL，还需要的玻璃仪器是 。
②取25mL待测液进行滴定，平均消耗 K2Cr2O7溶液体积为25.00 mL，则铁矿石中铁元素的百分含量是（Fe的相对原子质量为56） 。
③在本实验的滴定过程中，下列操作会使测定结果偏小的是 （填写序号）。
a．未用标准K2Cr2O7溶液润洗滴定管
b．锥形瓶中加入待测溶液后，再加少量水
c．锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动，有少量液体溅出
正确答案
Ⅰ（1）2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl＋Cl2O （2分）
（2）假设一：NaCl （1分）
假设二：NaCl、 Na2CO3 （1分）
Ⅱ①100mL容量瓶（2分） ②56%（2分） ③c（2分）
试题分析：解：（1）C中有0.1mol Cl2参加反应。装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，若假设一成立，反应为Cl2+Na2CO3→NaHCO3+NaCl+X，依据氧化还原反应电子守恒计算判断氯元素化合价为+1价：可推知C中反应生成的含氯氧化物为Cl2O；反应的化学方程式为：2Cl2+H2O+2Na2CO3═2NaHCO3+2NaCl+Cl2O。
（2）在装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体（含氯氧化物）。C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO3。
假设存在两种成分，为NaHCO3和NaCl；
假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na2CO3，即是NaHCO3、NaCl和Na2CO3。
步骤2中向A试管中滴加适量BaCl2溶液，是检验产物中是否有Na2CO3，回答该小题时要结合最后的结论，a应为证明固体中不含Na2CO3，b应为证明固体中含Na2CO3，不能颠倒，步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；
假设一：存在NaHCO3和NaCl；
假设二：存在NaHCO3和NaCl、Na2CO3；
Ⅱ①配制溶液的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管以外，还需要容量瓶，因为题中需要配制的是100ml的标准液，所以应该选用100ml的容量瓶。
②铁矿石中的铁元素全部转化为了二价铁，并且由K2Cr2O7溶液滴定，所以由方程式可计算：
6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
6 ： 1
n(Fe2＋) =" 6" n(Cr2O72－) ="6×0.0150" mol/L×25.00 mL ×10-3=2.25×10-3mol
又每次滴定只取25ml，所以n(Fe2＋)总=2.25×10-2mol，所以w（Fe）=[n(Fe)×M/m总] ×100%=2.25×10-2mol×56g/mol÷2.23g×100%=56%，所以铁矿石中铁元素的百分含量是56%。
③a未用标准K2Cr2O7溶液润洗滴定管，会导致残留滴定管的水稀释标准液，这样导致标准液浓度减小，消耗体积增大，所以根据n=c×V可知若V偏大，则计算中n偏大，导致测定结果偏大；
b锥形瓶中是盛装待测液的，只要取得待测无误，锥形瓶中加水稀释不影响实验结果；
c若滴定时抖动过于剧烈，锥形瓶外溅有液体，则待测液损失，需要的标准液减少，则使得滴定结果偏小，故选c。
碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。请回答下列问题：
（1）碘是________（填颜色）固体物质，实验室中常用________方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
（2）电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+
3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为：________________；阴极上观察到的实验现象是________________。
（3）电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否含有I-。请设计一个检验电解槽中是否含有I-的实验方案，并按要求填写下表。
要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。
试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
（4）电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：
步骤②的操作名称是________，步骤⑤的操作名称是________。步骤④洗涤晶体的目的是________。
正确答案
（1）紫黑色；升华
（2）2I--2e-=I2(或I-+6OH--6e-==2IO3-+3H2O) ；有气泡产生
（3）实验方法：取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝。
实验现象及结论：如果不变蓝，说明无I-。(如果变蓝，说明有I-。)
（4）冷却结晶；干燥；洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42-等杂质，提纯工艺线路如下：
Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：
Ⅱ.有关物质的溶度积如下：
回答下列问题：
(1)加入NaOH溶液时发生反应的离子方程式为：_____________________________________。
向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c(Mg2＋)：c(Fe3＋)＝________。
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在________。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行________，并说明理由________________________________________。
(4)已知：Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g) ΔH＝＋532.36 kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH＝＋473.63 kJ·mol－1
写出NaCO3·H2O脱水反应的热化学方程式________________________________________。
正确答案
(1)Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、MgCO3＋2OH－=Mg(OH)2＋CO32-、Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)↓(三个答对两个即可) 2.125×1021
(2)高于36 ℃
(3)不可行 若“母液”循环使用，则溶液中c(Cl－)和c(SO42-)增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质
(4)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)ΔH＝＋58.73 kJ·mol－1
(1)根据表中数据，结合题意可知加入NaOH溶液时Mg2＋、Fe3＋分别与OH－结合生成沉淀Mg(OH)2和Fe(OH)3。(2)温度越高碳酸钠晶体的溶解度越大，为了减少碳酸钠的损失，故应趁热过滤，根据题中所给数据，在温度高于36 ℃析出晶体最少。(3)“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用时，会造成Cl－和SO42-等离子的富集，使所得产品中含有杂质。
(4)将两个已知的热化学方程式按顺序编号为①②，根据盖斯定律①－②得Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g) ΔH＝＋58.73 kJ·mol－1。
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的能溶于水的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组
设计SnSO4制备路线如下：
查阅资料：
I．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化。
Ⅱ．SnC12易水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl]
回答下列问题：
（1）操作l的步骤为 ____、____、过滤、洗涤、干燥。对沉淀进行洗涤的方法是_____________。
（2） SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，请结合必要的化学方程式用平衡移动原理解释原因：________。
（3）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH;②__________。
（4）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是：________________。
（5）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：取ag锡粉溶于盐酸中，向生成的SnC12中加入过量的FeC13溶液，用b mol/LK2Cr2O7滴定生成的Fe2+（已知酸性环境下，Cr2O72-可被还原为Cr3+），共用去K2Cr2O7溶液m ml。则锡粉中锡的质量分数是________。（Sn的摩尔质量为M g/mol，用含a、b、m、M的代数式表示）
正确答案
（1）加热浓缩、冷却结晶。将沉淀置于漏斗中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2-3次
（2）SnCl2 + H2O
（3）防止Sn2+被氧化
（4）Sn2+ + H2O2 +2H+ = Sn4+ + 2H2O
（5）3bmM /1000a
试题分析：（1）由于SnSO4的溶解度搜温度的影响变化较大，会随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。所以从SnSO4溶液中获得SnSO4晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶。洗涤沉淀的方法是将沉淀置于漏斗中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2-3次。（2） SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，是因为SnCl2是强酸弱碱盐，在水中容易发生水解反应SnCl2 + H2O
目前世界各国获得镁的主要来源
(1)在从海水中提取镁时，往往用到贝壳（主要成分是CaCO3），你认为 (填“能”或“不能”)通过将贝壳研磨成粉末直接投入海水里制备含镁的沉淀，理由是 。如果不能直接投入，应将贝壳作何处理，试写出化学方程式： 。（若第一个空格填“能”，此空格不填；若填“不能”， 此空格只须第一步处理的化学反应方程式。）
（2）已知某地海水中的镁离子的浓度为1.8×10-3 mol·L-1,则常温下要使镁离子产生沉淀，溶液pH最低应为 。
（3）实验室中常用CaCO3制CO2，其产物之一的氯化钙是应用广泛的化学试剂，可作干燥剂、冷冻剂等。为了测定某氯化钙样品中钙元素的含量，进行如下实验：
（I）准确称取氯化钙样品0.2000g，放入烧杯中，加入适量6mol/L的盐酸和适量蒸馏水使样品完全溶解，再加入35mL 0.25mol/L （NH4）2C2O4溶液，水浴加热，逐渐生成CaC2O4沉淀，经检验，Ca2+已沉淀完全。
（II）过滤并洗涤（I）所得沉淀。
（III）加入足量的10% H2SO4溶液和适量的蒸馏水，（II）中沉淀完全溶解，溶液呈酸性，加热至75℃，趁热逐滴加入0.05000 mol/L KMnO4溶液16.00mL，恰好完全反应。请回答：
已知滴定过程发生的反应为2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ ="=2" Mn2+ +10 CO2↑+8 H2O（已配平）
①0.05000 mol/L KMnO4溶液标准溶液应置于 （选填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
②滴定终点的现象为 。
③该氯化钙样品中钙元素的质量百分数为 。
正确答案
（12分）（1）不能（1分）贝壳研磨成粉末仍是CaCO3,由于CaCO3比MgCO3还要难溶，所以将其直接投入海水中不能产生MgCO3（2分）；CaCO3
(2)10（2分）（3）①酸式（1分） ②溶液由无色变成紫色，且半分钟内不退去（2分） ③40%（2分）
试题分析：（1）贝壳研磨成粉末仍是CaCO3,由于CaCO3比MgCO3还要难溶，所以将其直接投入海水中不能产生MgCO3，所以不能通过将贝壳研磨成粉末直接投入海水里制备含镁的沉淀。碳酸钙加热分解生成的氧化钙，能溶于水生成氢氧化钙，从而生成氢氧化镁沉淀，反应的化学方程式是CaCO3
（2）已知氢氧化镁的溶度积常数是1.8×10-11，则常温下要使镁离子产生沉淀时OH－的浓度应该是
（3）①高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀橡胶，且需要用稀硫酸酸化，所以KMnO4溶液标准溶液应置于酸式滴定管中。
②应用酸性高锰酸钾溶液自身显紫红色，所以滴定终点时的现象是溶液由无色变成紫色，且半分钟内不退去。
③根据2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ ="=2" Mn2+ +10 CO2↑+8 H2O可知，草酸的物质的量是0.05000 mol/L×0.016L×2.5＝0.002mol，则草酸钙的物质的量也是0.002mol，所以该氯化钙样品中钙元素的质量百分数为
点评：该题是中等难度的试题，试题贴近高考，难度较大，注重能力的培养。该题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。
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