- 离子的检验
- 共4052题
过碳酸钠(2Na2CO4·3H2O)是一种新型高效固体漂白杀菌剂，它具有无臭、无毒、无污染的特点，被大量应用于洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域中。依托纯碱厂制备过碳酸钠可降低生产成本，其生产流程如下：
试回答下列问题：
（1）过碳酸钠溶于水后所得溶液显 (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。请用离子方程式表示：______________________。
（2）操作①需要的玻璃仪器有 (填写仪器名称)。
（3）工业纯碱中常含有少量NaCl，某校化学课外活动小组设计如图所示装置，测定工业纯碱中Na2CO3的含量。
①要检验工业纯碱中杂质的存在，最好选用下列试剂中的__________(选填序号)。
a. 氢氧化钡溶液 b. 稀硝酸 c. 硫氰化钾溶液 d. 硝酸银溶液
②检验装置B气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，若观察到 说明装置不漏气。
③装置A的作用是 ，装置C中的试剂为 。
④某同学认为在D装置后应再连接E装置(装有适当试剂)，你认为是否必要? (选填“必要”或“不必要”)，判断的理由是 。
正确答案
（1） 碱性(1分) CO42– + H2O 
（2）漏斗(1分) 烧杯(1分) 玻璃棒(1分)
（3） ①bd ②漏斗内的水面高于瓶内的水面，且保持一段时间不变 ③吸收空气中的CO2，避免干扰，并赶走装置中滞留的气体 浓硫酸(1分) ④必要(1分) 避免空气中的CO2进入D装置，提高实验的准确性
试题分析：（1）过碳酸钠大量用于洗涤，可推测其显碱性，因为过碳酸根离子水解呈碱性：CO42– + H2O
某混合金属粉末，除Mg外还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。
所用试剂：样品、pH试纸、稀H2SO4、NaOH溶液、稀NH3·H2O。
该小组探究过程如下：
●查阅资料：
●提出假设：
（1）假设①：该混合金属粉末中除镁外还含有铝元素；
假设②：该混合金属粉末中除镁外还含有锌元素；
假设③： 。
●实验探究：
甲同学基于假设③设计实验方案如下：
乙同学同样基于假设3设计另一实验方案如下：
（2）试剂M是________________；沉淀B是 。
（3）丙同学认为乙同学的方案比甲同学的好，理由是 。
（4）丁同学研究了甲、乙两同学的方案后，在其中一种方案的基础上用最简便方法测定了Wg样品中金属镁(Mg)的质量，他的方法是 。
（5）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入 ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的 。
（6）某溶液中含有Zn2+、Al3+、NH4+和SO42－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是__________。
正确答案
（1）该混合金属粉末中除镁外还含有铝、锌元素 （2）NaOH溶液；Al(OH)3
（3）步骤简单，节约试剂；（4）将沉淀C洗涤、小心干燥后称量；（5）稀硫酸；稀氨水；（6）B
试题分析：（1）由于混合金属粉末，除Mg外还含有Al、Zn中的一种或两种，实验根据假设①②可知，假设③应该是该混合金属粉末中除镁外还含有铝、锌元素。
（2）样品与稀硫酸反应生成相应的硫酸盐。由于氢氧化锌、氢氧化铝均能和氢氧化钠溶液反应，所以首先加入过量的氢氧化钠溶液得到氢氧化镁沉淀，而锌离子和铝离子分别是生成相应的偏铝酸盐，即M是氢氧化钠溶液，沉淀A是氢氧化镁。由于Zn(OH)2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3·H2O，但氢氧化铝不能溶于氨水中，所以可以向滤液中先加入酸将偏铝酸盐转化为锌离子和铝离子，然后加入过量的氨水得到氢氧化铝白色沉淀，而锌离子转化为［Zn(NH3)4］2+，所以沉淀B是氢氧化铝。由于Zn2+易形成络合物如［Zn(NH3)4］2+，该络合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+，所以向滤液中加入稀硫酸即可生成Zn2+、NH4+，最后加入适量的氢氧化钠溶液生成氢氧化锌沉淀。
（3）由于锌(Zn)、铝均可以与NaOH溶液反应生成H2，所以在乙方案中首先加入过量的氢氧化钠溶液，将锌和铝溶解，而镁不溶解，即沉淀C是镁。而后续的操作与甲方案是相同的，所以乙同学的方案比甲同学的好，理由是步骤简单，节约试剂。
（4）由于在乙方案中沉淀C就是镁，所以只需要将沉淀C洗涤、小心干燥后称量即可得出镁的含量。
（5）根据以上分析可知，操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入稀硫酸，直至生成的沉淀刚好溶解，最后再加入足量的氨水即可生成氢氧化铝白色沉淀。
（6）某溶液中含有Zn2+、Al3+、NH4+和SO42－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则首先生成氢氧化锌、氢氧化铝沉淀。由于氢氧化锌能溶解在氨水中，所以加入的氢氧化钠首先溶解氢氧化锌，然后氢氧化钠再与溶液中的NH4＋反应，最后加入的氢氧化钠再和氢氧化铝反应而使其溶解，因此生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是B。
CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生蓝绿色沉淀，以下是某兴趣小组对沉淀组成的探究。
【提出假设】
假设1：沉淀为Cu (OH)2
假设2：沉淀为
假设3：沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO3·mCu (OH)2]
【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解（假设均不含结晶水）。
【定性探究】
步骤1：将所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干；
步骤2：甲同学取一定量固体，用气密性良好的如下装置（夹持仪器未画出）进行定性实验；
（1）若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中无明显现象，证明假设 成立。
（2）乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用下列某试剂后，便可验证上述所有假设，该试剂是 （填代号）。
a．浓硫酸 b．无水CuSO4 c．碱石灰 d．P2O5
（3）乙同学更换B试剂后验证假设3成立的实验现象是 。
【定量探究】
（4）乙同学进一步探究假设3中固体的组成：
①乙同学查得一些物质在20℃的数据（如下表）后，将C中的澄清石灰水改为Ba(OH)2溶液，其原因是 （双选，填代号）
a．Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2
b．Ba(OH)2为强碱，Ca(OH)2为弱碱
c．吸收等量CO2生成的BaCO3的质量大于CaCO3，测量误差小
d．相同条件下，CaCO3的溶解度明显大于BaCO3
②若所取蓝绿色固体质量为54.2 g，实验结束后装置B的质量增加5.4 g，C中的产生沉淀的质量为39.4 g。则该蓝绿色固体的化学式为 。
正确答案
CuCO3（1分）
（1）1（1分）
（2）b（2分）；
（3）A中蓝绿色固体变黑色，B中无水CuSO4固体变蓝，C中有白色沉淀产生（3分）【A、B、C中每个现象各1分】
（4）①ac（2分）【漏一个得1分，错一个倒扣1分，扣完为止】
②2CuCO3·3Cu(OH)2、或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2（3分）
试题分析：CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生蓝绿色沉淀的原因可能是铜离子和碳酸根离子发生双水解反应生成Cu (OH)2沉淀、铜离子与碳酸根离子结合生成CuCO3沉淀、上述两类反应均发生时生成的碱式碳酸铜沉淀；（1）由实验现象可知，蓝绿色固体受热分解无CO2生成，说明其组成中无碳酸铜，则只有假设1成立；（2）白色的无水CuSO4遇水变蓝，因此B装置的无水氯化钙改为无水硫酸铜，便可验证上述所有假设；若A中固体变为黑色，B中白色固体变蓝、C中澄清石灰水变浑浊，则假设3成立；（4）Ba(OH)2、Ca(OH)2溶解度分别为3.89g、0.16g，故a正确；Ba(OH)2、Ca(OH)2都是强碱，故b错误； BaCO3、CaCO3摩尔质量的数值分别为197、100，故c正确；CaCO3、BaCO3溶度积相差较小，故d错误；（5）由题意可知m(H2O)=5.4g，m(BaCO3)=39.4g，由m/M可知，n(H2O)=0.3mol，n(BaCO3)=0.2mol，由氢、碳守恒关系式nCuCO3·mCu (OH)2～mH2O～nCO2～nBaCO3可知，m/n=0.3/0.2=3/2，则该物质化学式为分别为2CuCO3·3Cu(OH)2、或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2。
磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:
已知:H2TiO3是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是 。
(2)TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式为 。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为 。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H2TiO3后,所得滤液浑浊,应如何操作 。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO4标准液滴定Fe2+的方法:(不考虑KMnO4与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO4标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为 。
正确答案
(1)增大固体的表面积,加快化学反应速率
(2)TiO2++2H2O
(3)ClO-+2Fe2++2H+
(4)换上新的过滤器,将浑浊滤液重新过滤
(5)偏高 滴加最后一滴KMnO4标准液,溶液变成紫红色,且在半分钟内不褪色为止 
(1)粉碎的目的是增大固体与溶液反应时的接触面积,加快反应的进行。
(3)酸性条件下ClO-将Fe2+氧化为Fe3+,ClO-被还原成Cl-:ClO-+2Fe2++2H+
(4)滤液浑浊,说明过滤器损坏,应换上新过滤器后,重新过滤。
(5)如果未用标准液润洗滴定管,会导致标准液被稀释,消耗KMnO4标准液体积偏大,使测定结果偏高;当滴定达终点时,滴加最后一滴KMnO4标准液,溶液变成紫红色,且半分钟内不褪色。由Mn
w(Fe)=
高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：
①在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4
3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH＝2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O
②Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：Na2FeO4 + 2KOH＝K2FeO4 + 2NaOH
主要的生产流程如下：
（1）加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是 。
（2）流程图中“转化”（反应③）是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4） Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
工业生产中最佳温度为 ℃，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。
（4）K2FeO4在水溶液中易“水解”：4FeO42- + 10H2O 
（5）K2FeO4处理水时，不仅能消毒杀菌，还能除去水体中的H2S、NH3等，生成的Fe(OH)3胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质，试写出K2FeO4处理含有NH3污水时与NH3反应的离子方程式 。
正确答案
（12分，每空2分）（1）取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试 纸上，半分钟后与标准比色卡对照 （2）＜ （3）①26 6:5 （4）B
（5）2FeO42-+2NH3+2H2O＝2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-
或（2FeO42-+2NH3·H2O＝2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-）（把胶体写成↓也可。）
试题分析：（1）实验室用pH试纸测定溶液的pH值的正确操作是取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试纸上，半分钟后与标准比色卡对照即可。
（2）由流程图可知，“转化”（反应③）是Na2FeO4→K2FeO4，该转化是在某低温下进行的，根据沉淀更容易向生成更难溶的方向进行可知，此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，所以Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4）。
（3）由图1可知，在Fe(NO3)3浓度一定时，温度在26℃时，K2FeO4的生成率最高，故工业生产中最佳温度为26℃。由图1可知，Fe(NO3)3浓度在330g/L时，K2FeO4的生成率最高。由图2可知，NaClO在2575g/L时，K2FeO4的生成率最高，所以Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L:275g/L＝6:5。
（4）K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤。A、H2O不能抑制水解，且容易损失，故A错误；B、CH3COONa溶于水水解显碱性、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；C、NH4Cl溶于水水解显酸性，不能抑制水解，促进水解，故C错误；D、Fe(NO3)3溶于水水解显酸性，不能抑制水解，促进水解，故D错误，答案选B。
（5）向含有NH3污水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质，则该无毒的物质是氮气，而高铁酸钾的还原产物是氢氧化铁，其中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去3个电子。铁元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子，因此氧化剂高铁酸钾与还原剂氨气的物质的量之比是1：1，根据原子守恒可知反应的离子方程式为2FeO42-+2NH3+2H2O＝2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-或（2FeO42-+2NH3·H2O＝2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-）。
扫码查看完整答案与解析