- 离子的检验
- 共4052题
富马酸亚铁(分子式为C4H2O4Fe，结构简式为
(1)下图为实验室模拟工业制取富马酸亚铁的流程图：
①根据题意，请你写出富马酸的结构简式：________________________。
②绿矾(FeSO4·7H2O)在保存过程中形成的杂质主要有________(填化学式)。
③操作Y包括________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。
④判断操作Y中“洗涤”富马酸亚铁产品表明已洗净的实验方法是___________。
(2)设计一个实验方案，证明所得富马酸亚铁产品属于亚铁盐(可供选用的试剂有KSCN溶液、H2O2溶液、稀硫酸。)。填写下表相应空格：
正确答案
(1)①HOOCHC===CHCOOH
②Fe2(SO4)3和Fe(OH)3
③蒸发浓缩
④取洗涤液，向其中加入少量盐酸酸化后再加入氯化钡溶液，无白色沉淀生成
(2)②取少量滤液，滴加KSCN溶液，不显血红色
③再向上述溶液中滴加H2O2溶液,溶液显血红色
试题分析：（1）①由富马酸亚铁的结构简式可推断富马酸的结构简式为HOOCHC===CHCOOH，②由于亚铁离子不稳定，容易被氧化成三价铁离子，铁离子在溶液中会发生水解，生成氢氧化铁，所以绿矾（FeSO4•7H20）在保存过程中形成的杂质主要有硫酸铁、氢氧化铁等杂质③得到的含有富马酸亚铁的溶液需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，最后得到富马酸亚铁产品；④富马酸亚铁表面的可溶性杂质离子有Na+、SO42-等，可以从检验洗涤液中是否含Na+或SO42-来设计实验．所以检验方法是：取最后一次洗涤液，先加入稀盐酸，再加入氯化钡溶液，无白色沉淀生成，说明已洗涤干净．
（2）检验亚铁离子的方法：滴加硫氰化钾溶液，溶液没有变成红色，证明溶液中没有三价铁离子；然后加入氧化剂将亚铁离子氧化成三价铁离子，溶液变成红色，证明原溶液中存在亚铁离子，结合题给试剂故答案为：
考点：3+的水解性、Fe2+的还原性及检验知识．
从回收的含铜电缆废料中提取铜时，假若设计如下两种方案，回答有关问题。
方案甲：
方案乙：
（1）两个方案中，符合当前生产中绿色化学理念的是方案 ，理由是 方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾。
（2）方案乙中铜溶解生成蓝色溶液时发生反应的离子方程式为________________ _ ______。
（3）为了提高原料的利用率,最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥可得到一种结晶水合物的晶体。获得晶体后对其进行检测：
①先取a g的晶体进行脱水实验，获得无水固体为（a—1.26）g
②将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1.00mol/L的氯化钡溶液，当滴加10.00mL溶液时，沉淀恰好完全。通过计算测知该晶体的化学式是 。
（4）氯化亚铜（CuCl）是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.5% 。工业上用硫酸铜等原料常通过下列反应制备CuCl ：
2CuSO4+ Na2SO3 + 2 NaCl + Na2CO3＝2 CuCl ↓+ 3 Na2SO4 + CO2↑
测定CuCl质量分数时先准确称取所制备的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L-1 FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L-1 Ce（SO4）2溶液滴定到终点，消耗24.60mL Ce（SO4）2溶液。有关反应的离子方程式为：Fe 3++CuCl＝Fe 2++Cu2++Cl－ ，Ce4+ + Fe 2+＝Fe 3+ + Ce3+
计算上述样品中CuCl的质量分数为 。
正确答案
（10分）（1）乙 ；甲 （2）2Cu + O2 +4H+
试题分析：（1）方案甲中电缆废料在空气中燃烧时能产生污有毒的气体、粉尘、烟雾而污染空气；而方案乙中不燃烧，所以不能产生有毒气体，因此方案乙符合绿色化学理念。
（2）在加热的条件下铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜溶解在稀硫酸中生成硫酸铜，反应的离子方程式为2Cu + O2 +4H+
（3）取a g的晶体进行脱水实验，获得无水固体为（a—1.26）g，这说明反应中生成的水的质量是1.26g，物质的量是1.26g÷18g/mol＝0.07mol；消耗氯化钡的物质的量是0.01mol，白色沉淀是硫酸钡，则根据原子守恒可知，晶体中SO42－的物质的量是0.01mol，所以晶体中硫酸亚铁和结晶水的个数之比是1:7，因此晶体的化学式为FeSO4·7H2O。
（4）根据离子方程式Fe 3++CuCl＝Fe 2++Cu2++Cl－ ，Ce4+ + Fe 2+＝Fe 3+ + Ce3+可知，
CuCl～Fe 2+～Ce4+
1mol 1mol
n 0.0246L×0.1000mol/L
解得n＝0.00246mol
所以CuCl的质量＝0.00246mol×99.5g/mol＝0.24477g
因此上述样品中CuCl的质量分数为
为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下左图实验方案，用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答：
（1）步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是 ，该操作中除用到烧杯和玻璃棒外，还必须用到的玻璃仪器有 。
（2）溶液A中的离子主要有Na＋、OH－、 ；试剂X是 。
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如上右图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中。一段时间后，
观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是(用离子方程式表示) ；为了避免固体C减少，改进的措施是在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和 溶液的洗气瓶。
（4）从溶液E中获得绿矾晶体的实验操作依次为（填操作名称） 、冷却结晶、过滤洗涤。
正确答案
（1）过滤 漏斗 （2）AlO2- 稀硫酸
（3）Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O NaHCO3 （4）蒸发、浓缩
试题分析：（1）根据流程图可知，步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均得到滤液和固体，这说明都需进行的实验操作是过滤。在过滤操作中除用到烧杯和玻璃棒外，还必须用到的玻璃仪器是漏斗。
（2）铝、铁、铜的合金中只有金属铝可以和强碱反应生成偏铝酸钠和氢气，所以滤液A的成分是偏铝酸钠和过量的氢氧化钠，因此含有的离子是Na＋、OH－、AlO2-；铜不能和稀硫酸反应，铁可以和硫酸反应，所以滤液F是硫酸亚铁和稀硫酸的混合液，滤渣F是金属铜，Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体，反应方程式为Cu+H2SO4+3H2O+H2O2＝CuSO4•5H2O。
（3）应用浓盐酸易挥发，所以生成的CO2气体中含有氯化氢气体，氢氧化铝可以溶解在盐酸中，因此固体C逐渐减少，反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O；为了避免固体C减少，就必须除去CO2气体中混有的氯化氢气体，所以改进的措施是在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。
（4）将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶，即可得到绿矾。
（11分）西安北郊古墓中曾出土一青铜锤(一种酒具)，表面附着有绿色固体物质，打开盖子酒香扑鼻，内盛有26 kg青绿色液体，专家认定是2000多年前的“西汉美酒”。这是我国考古界、酿酒界的一个重大发现。(1)上述报道引发了某校化学兴趣小组同学的关注，他们收集家中铜器表面的绿色固体进行探究．
提出问题：铜器表面附着绿色固体物质是由哪些元素组成的？
猜想：查阅相关资料后，猜想绿色固体物质可能是铜绿．
实验步骤：
①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解．观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊．
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸．观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色．
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝．观察到铁丝表面有红色物质析出．
④实验结论：绿色固体物质中含有________、________、________、________等元素．(提示：装置内的空气因素忽略不计)
(2)表达与交流：①图中标有a、b的仪器名称是：a：________；b：________.
②上述实验步骤③中发生反应的离子方程式为____________________________。
③反应完成后，如果先移去酒精灯，可能出现的现象是______________________。
④如果将B、C两装置对调行吗？____。为什么？___ _____。
正确答案
(1)④铜 碳 氢 氧 (2)①试管 铁架台
②Fe＋Cu2＋＝Cu＋Fe2＋ ③C装置中的液体会倒流入B装置 ④不行 若对调，则无法证明加热绿色固体后是否有水生成
试题分析：（1）绿色固体加热，至完全分解，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，说明反应有水生成，从而可确定物质中含有氢、氧元素；C装置中澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，可确定物质中含有碳、氧元素；铜器上出现的固体，A装置中绿色固体逐渐变成黑色，则黑色固体可能是氧化铜，加入稀硫酸．观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色，说明黑色固体一定是氧化铜，原固体中含有铜、氧元素，所以绿色固体物质中含有氢、碳、氧、铜。
（2）①a是反应容器，为试管，b起支持和固定作用，为铁架台。
②氧化铜和硫酸反应生成的蓝色溶液为硫酸铜溶液，取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝，观察到铁丝表面有红色物质析出，是铁和硫酸铜反应生成的硫酸亚铁和红色的铜，反应的离子方程式是Fe＋Cu2＋＝Cu＋Fe2＋。
③反应完成以后，如果先移去酒精灯，试管中气体温度降低，气压减小，水槽中的水会倒吸入B装置。
④如果将B、C两装置对调，气体通过C会带出水蒸气，不能确定加热绿色固体是否有水生成，所以不能对调。
点评：该题是综合性实验题，也是高考中的常见题型，难度较大，不易得分。该题实验涉及知识面广，对学生思维能力要求高，既考查知识的识记、理解、迁移、运用，又考查分析、对比、归纳等思维能力，符合素质教育培养学生能力的要求，是高考考查的方向，在平时的训练中应该注意总结、积累。
人造金刚石酸洗废液中含有大量的Ni2+、Mn2+、Co2+离子，不经处理排放危害极大。某工厂技术人员设计了创新方案，使有害离子的浓度降低到排放标准，同时得到了纯度较高的镍粉。
废液经分析组成如下：
在强酸性的废液中加入NaOH调节pH到2，在搅拌下加入饱和Na2CO3溶液和NaClO除去Mn2+、Co2+，并控制pH不超过3.5（Na2CO3需缓慢加入，防止产生大量CO2而冒槽），过滤后电解含Ni2+的过滤液，以镍铬钛不锈钢片为阴极，以铅片为阳极，电解后在阴极得到镍粉。回答下列问题
⑴ 调节强酸性废液至pH=2，可否直接用饱和Na2CO3溶液？分析你的原因
⑵ 写出除去废液中Mn2+、Co2+的反应方程式
⑶ 搅拌过程中Ni不被沉淀下来，实际操作中是如何实现？
⑷ 电解过程中电流效率与pH的关系如下图，试分析如下图所示变化的原因.并选择电解的最佳pH值
正确答案
⑴ 不可以，将产生大量CO2而冒槽 （1分）
⑵
⑶ 根据废液离子浓度分析结果，控制NaClO用量，可使Mn2+，Co2+沉淀完而Ni2+不被沉淀。（1分）
⑷ pH较低时，将产生大量氢气，电流效率低；pH>4.5时，将产生Ni(OH)2沉淀，Ni2+浓度下降，不利于Ni的析出。（2分）选择在4.0-4.5左右 （1分）
⑴认真阅读试题可从题中获得相关信息，当溶液酸性太强时，直接加入饱和Na2CO3溶液会产生大量的CO2，从而发生冒槽。
⑵Mn2+、Co2+在碱性增强的条件下，被ClO－氧化并生成沉淀，通过过滤的方法可以除去这两种杂质离子——这是溶液中除杂最常用的方法之一，如Fe2+的除杂。
Mn2+在碱性条件下，被氧化为+4，以MnO2的形式被除去，离子方程式为：
Co2+在碱性条件下不稳定，生成Co(Ⅲ)的氢氧化物，离子方程式如下：
在书写离子方程式的时候，也应该结合题意，溶液由于pH＜3.5，仍为酸性条件，所以CO32-结合H+，生成CO2气体。
⑶Ni(Ⅲ)和Co(Ⅲ)都有很强的氧化性，但Ni(Ⅲ)非常不稳定，氧化性比Co(Ⅲ)化合物的氧化性强，因此只要ClO-适量，即使Ni2+被氧化生成了三价镍的化合物，也会被未参加反应的Co2+、Mn2+还原为Ni2+。因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO-的用量。
⑷从图中曲线变化趋势可以看出，当溶液酸性较大时，电解效率很低，随着pH的增大，电解效率增大，但是当pH＞4.5后，电解率与溶液pH变化不明显。因此此处要重点分析pH较小时电解效率不高，以及pH较大时电解效率也不高的原因。
由于H+、Ni2+都能在电极的阴极放电，所以当pH较小，也即[H+]较大时，将产生大量的氢气，造成电解效率较低。当pH较大时，由于Ni2+生成了难溶物，溶液中[Ni2+]减小，也造成电解效率低。因此，从图中可以看出来，最佳的pH范围大约为4.0～4.5。
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