- 离子的检验
- 共4052题
乙二酸(H2C2O4)俗称草酸，是一种重要的化工原料。查阅资料，了解到以下有关信息：
①乙二酸易溶于水，加热至100℃开始升华，125℃时迅速升华，157℃时大量升华并开始分解。乙二酸受热分解生成水、二氧化碳和一种常见的还原性气体。
②乙二酸的钙盐——乙二酸钙为不溶于水的白色晶体。
(1)请写出乙二酸受热分解的化学方程式______________________。
(2)化学兴趣小组的同学用实验证明乙二酸晶体受热分解生成的气体成分。他们利用下图提供的装置，自选试剂，提出了下列实验方案：按A→B→C→C→C→D→E顺序从左至右连接装置，检验乙二酸晶体受热分解生成的气体成分。
请你按整套装置从左至右的顺序填写下表中的空格：
(3)上述实验中能说明乙二酸受热分解生成了还原性气体的实验现象是________________________________________________________________。
(4)检验乙二酸具有较强的还原性，通常选用的试剂是_______________。
正确答案
(1)H2C2O4H2O＋CO↑＋CO2↑
(2)
(3)D装置中的CuO由黑色变红色(或Fe2O3由红色变黑色)，E装置导管口气体燃烧
(4)酸性高锰酸钾溶液或高锰酸钾
(2)根据分解方程式可知，需要检验H2O、CO和CO2三种气体，防止其他装置中水溶液的干扰，则应先检验H2O，装置D中为氧化铜，用来检验CO，CO还原氧化铜生成铜和CO2，防止生成的CO2对原CO2的干扰，则接着检验CO2，最后检验CO；(4)将乙二酸与强氧化性溶液反应，如酸性高锰酸钾溶液，若褪色，则证明乙二酸具有较强的还原性。
草酸(H2C2O4)是一种弱酸，在工业中有重要作用。某同学查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，他将菠菜研磨成汁，热水浸泡，经过滤得到溶液，加入足量的CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤沉淀备用，然后对生成的沉淀进行探究。
(1)草酸盐溶液呈弱碱性的原因是_____________________________________。
(2)该同学对生成的沉淀进行定性探究。
①提出合理假设。
假设1：只存在CaCO3；
假设2：既存在CaCO3，也存在CaC2O4；
假设3：___________________________________________________________。
②基于假设2，设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：
1 mol·L－1 H2SO4、0.1 mol·L－1盐酸、0.01 mol·L－1 KMnO4溶液、澄清石灰水。
(3)基于假设3，另一位同学对生成的沉淀进行定量探究。用稀盐酸溶解生成的沉淀，并加水配制成100 mL溶液。每次准确移取25.00 mL该溶液，用0.010 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，平均消耗标准溶液V mL。若菠菜样品的质量为m g，则菠菜中草酸及草酸盐(以C2O42—计)的质量分数为________。
正确答案
(1)C2O42—能发生水解，结合水电离出的H＋
(2)①只存在CaC2O4
②
(3)
(2)结合假设1和2，可确定假设3。在填写表格时要注意表中已经给出部分结论，要按照题给信息进行分析。(3)n(MnO4—)＝V×10－5 mol，25.00 mL溶液中C2O42—的物质的量为2.5V×10－5 mol，则100 mL溶液中C2O42—的物质的量为V×10－4 mol，即该菠菜样品中C2O42—的总物质的量为V×10－4mol。菠菜中C2O42—的质量为88×V×10－4g，则其质量分数为
钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池是一种应用广泛的新型电源，实验室尝试利用废旧钴酸锂锂离子电池回收铝、铁、铜、钴、锂元素，实验过程如下：
(1)碱浸泡过程中，铝被溶解的离子方程式为__________________________
(2)滤液A中加入草酸铵溶液，使Co元素以CoC2O4·2H2O沉淀形式析出。草酸钴是制备氧化钴及钴粉的重要原料。在空气中CoC2O4·2H2O的热分解失重数据见下表，请补充完整表中的热分解方程式。
(3)过滤Li2CO3时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_____________________________________________________________
(4)最终所得的FeCl3溶液可作净水剂，试结合离子方程式解释其净水原理________________________________________________________
正确答案
(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2—＋3H2↑
(2)①CoC2O4·2H2O
(3)玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘(其他合理答案亦可)
(4)Fe3＋发生水解：Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3(胶体)＋3H2O，水解生成的Fe(OH)3具有吸附悬浮杂质的功能
CoC2O4·2H2O在空气中加热首先想到是失去结晶水，根据固体失重率数据可判断120～220 ℃时结晶水全部失去。温度再升高，根据失重率可求得剩余固体为Co3O4，钴元素的价态发生变化，起氧化作用的应该是空气中的O2，由此可得化学方程式。
高纯超微细草酸亚铁可用于合成新型锂电池电极材料，工业上可利用提取钛白粉的副产品绿矾（FeSO4·7H2O）通过下列反应制备：
FeSO4＋2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓＋(NH4)2SO4
Fe(OH)2＋H2C2O4＝FeC2O4＋2H2O
（1）绿矾中含有一定量的TiOSO4杂质。将绿矾溶于稀硫酸，加入铁粉、搅拌、充分反应并保持一段时间，过滤，可得纯净的FeSO4溶液。在上述过程中，TiOSO4能与水反应转化为H2TiO3沉淀，写出该反应的化学方程式： ；加入铁粉的作用有 、 。
（2）由纯净的FeSO4溶液制取FeC2O4时，需在真空环境下进行，原因是 。
FeC2O4生成后，为提高产品纯度，还需调节溶液pH＝2，若pH过低，则导致
FeC2O4的产率 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（3）将含有FeC2O4的混合液过滤，将产品先用水洗涤，再用无水乙醇清洗。无水乙醇的作用是 、 。
（4）某研究小组欲从某化工残渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）出发，先制备较纯净的FeSO4溶液，再合成FeC2O4。请补充完整由该化工残渣制备较纯净的FeSO4溶液的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量该化工残渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤， ，过滤，得到较纯净的FeSO4溶液。
正确答案
（1）TiOSO4＋2H2O＝H2TiO3↓＋H2SO4（2分）
防止Fe2+被氧化、调节溶液pH、除去杂质（合理答案均可）
（2）避免生成的Fe(OH)2等物质被氧化（合理答案均可）（2分） 偏低（2分）
（3）除去固体表面的杂质、使产品快速干燥、减少产品的损耗等（2分，每答对1点给1分）
（4）向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，（3分）
试题分析：（1）溶液中的亚铁离子易被空气中的氧气氧化，所以加入铁粉防止Fe2+被氧化；铁粉与溶液中氢离子反应，促进TiO2+水解完全沉淀从而除去；（2）在制备过程中反应生成更易被氧化的Fe(OH)2，在无氧条件下是防止氧气把其氧化为Fe(OH)3；实验过程中若溶液酸性过强易生成酸式草酸亚铁，导致产率偏低。（3）乙醇具有较强挥发性，沉淀已水洗，再用乙醇洗涤显然是使产品快速干燥，防止在加热或在空气中缓慢干燥发生反应对产品的质量产生影响；（4）制备纯净的FeSO4溶液需要除去杂质，先加酸溶解过滤除去二氧化硅，再加过量碱除去铝离子，再加硫酸、铁粉等得到纯净的FeSO4溶液。
某工厂用软锰矿（含MnO2约70% 及A12O3）和闪锌矿（含ZnS约80％及FeS）共同生产MnO2和Zn（干电池原料）：
已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。
②IV中的电解方程式为
（1）A中属于还原产物的是＿＿＿＿＿。
（2）加人MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；II需要加热的原因是：＿＿＿＿＿＿ ；C的化学式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是＿＿＿＿＿。
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工 原料是＿＿＿＿＿＿＿。
（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO4·10H2O），需进 行的操作有蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥等。
（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是＿＿＿＿。
正确答案
（1） MnSO4（2分）
（2）增大溶液的pH，使Fe3+和 Al3+生成沉淀 （2分）
（3） Fe2O3、Al2O3、S （4） 纯碱、硫酸 （5）降温结晶 、1.03
试题分析：
（1）在氧化还原反应中，化合价降低元素所在的产物是还原产物；比较信息①，A与软锰矿中元素化合价的变化可知，锰元素化合价从+4价降低为+2价，所以A中还原产物为MnSO4，故答案为：MnSO4；
（2）根据框图：向MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3的混合液中加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3后可以获得氧化铁和氧化铝，所以加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用就是调节pH，使Fe3+、Al3+沉淀完全，在加热的环境下，金属阳离子的水解更彻底，更易形成沉淀而分离，根据IV中的电解反应式为：MnSO4+ZnSO4+2H2O═MnO2+Zn+2H2SO4，可知C为硫酸，故答案为：增大溶液的PH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀；促进Fe3+和Al3+的水解；H2SO4；
（3）该实验的目的就是制备二氧化锰与锌，因而就需要把氧化铝、铁元素、硫元素除去．根据流程图不难得出该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品有硫、氧化铁、氧化铝，故答案为：Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4；
（4）根据框图中转化消耗的反应物，如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是氢氧化钠和硫酸，故答案为：纯碱和硫酸；
（5）据反应MnSO4+ZnSO4+2H2O═MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物质的量之比为1：1，故可设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，得0．7x ×87：0．8y×97＝1：1，故x：y=1．03，故答案为：1．03．
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