- 离子的检验
- 共4052题
铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：
根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有 （填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4．5，应该使用 （填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH <5，其目的是 。
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、
、过滤、 、干燥。
（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是
（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取ng样品，加入过量 （填写试剂）、溶解、过滤、再加入过量 （填写试剂）、……灼烧、冷却、称量，得干燥固体mg。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为 （用含m、n的代数式表示）。
正确答案
（15分）
⑴Fe2O3、MgO（2分）；pH计或精密pH试纸（1分）。
⑵使CrO42-转化为Cr2O72-（3分）
⑶冷却结晶，洗涤（各1分）
⑷K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小）。（2分）
⑸NaOH溶液、通入过量二氧化碳。（各1分）
试题分析：⑴加热焙烧时FeO·Cr2O3、Al2O3、转化成了可溶性的Na2CrO4、NaAlO2，用水浸取后过滤，滤渣为MgO、Fe2O3；测pH是否等于4.5，应用pH计或精密pH试纸
⑵酸化步骤用醋酸调节溶液pH <5，其目的是使CrO42-转化为Cr2O72-。
⑶按操作的过程可看出差的两步是：冷却结晶，洗涤。
⑷K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小）。
⑸依题意应先把氢氧化铝转化为可溶性的偏铝酸钠，过滤除杂质，再将偏铝酸钠转化为氢氧化铝，最后变为氧化铝m g。故先加过量NaOH溶液、再通入过量二氧化碳。氢氧化铝质量分数为(
（16分）锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：
已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：
（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是 。
（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是 ，加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0，以除去Fe3+。
（3）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是 。
（4）步骤Ⅳ中，在 （填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为 。
（5）电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降。进行二级沉降的目的是 。
正确答案
（1）MnCO3+H2 SO4 ＝MnSO4+ CO2↑+H2O （3分）
(2) MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O （3分）
(3) CoS和NiS （3分，错、漏均扣1分）
（4）阴 （1分），Mn2++2e-＝Mn （3分）
（5）沉降得到MnS，以进一步去除废水中的Mn2+。 （3分）
试题分析：⑴加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水；
⑵据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+――Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+――Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O；
⑶由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入(NH4)2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；
⑷由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO4，电解该溶液时Ni2+在阴极上被还原：Mn2++2e-＝Mn；
⑸由于将一级沉降得到Mn(OH)2沉淀过滤之后的滤液中还含有Mn2+，以进一步去除废水中的Mn2+，向该滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降得到MnS[据溶解积常数确定其溶解度比Mn(OH)2小]。
草酸亚铁（FeC2O4•2H2O）用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。已知：CO能与氯化钯（PdCl2）溶液反应生成黑色的钯粉。回答下列问题：
I．兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行实验和探究。
（1）将气体产物依次通过A、澄清石灰水，B、氯化钯，观察到A中澄清石灰水都变浑浊，B中出现黑色物质生成，则上述现象说明气体产物中有 。
（2）探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。
①提出假设
假设1：________； 假设2：FeO； 假设3：FeO和Fe混合物
②设计实验方案证明假设3。
限选试剂： 1.0 mol•L－1盐酸、3% H2O2、0.1 mol•L－1CuSO4、20% KSCN、蒸馏水。
II．某草酸亚铁样品中含有少量草酸（为方便于计算，草酸亚铁中草酸根和草酸分子均用C2O42－代替）。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。滴定反应分别是：5Fe2++MnO4－+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O、5C2O42－+2MnO4－+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。
（3）实验方案设计为：
①将准确称量的0.20g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内，加入适量2 mol/L的H2SO4溶液，使样品溶解，加热至70℃左右，立即用浓度为0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗V1 mL。
②向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液，煮沸5～8min，用KSCN溶液在点滴板上检验点滴液，直至溶液不立刻变红。将滤液过滤至另一个锥形瓶中，继续用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗V2 mL。
③若某小组的一次测定数据记录如下： V1= 18.90mL，V2=6.20mL。根据数据计算0.20g样品中：n（Fe2+）= ； n（C2O42－）= ；FeC2O4的质量分数为 （精确到0.01%，FeC2O4的式量为144）
正确答案
（16分）I．（1）CO2、CO (2分) （2）① Fe (2分)
②
II．（3）n(Fe2+)=0.0006200mol n(C2O42－)=0.0006350mol FeC2O4的质量分数为44.64%(每空2分，共6分)
试题分析：（1）根据草酸亚铁的组成及澄清石灰水变浑浊的现象推断，气体产物含有二氧化碳，根据已知信息及氯化钯溶液中出现黑色物质的现象推断，气体产物还有一氧化碳；（2）根据已知两种假设推断，假设1为Fe；根据金属活动顺序表中铁位于铜前面，单质铁与过量硫酸铜溶液能发生置换反应，能够析出红色固体，且除去铁单质，防止铁单质对氧化亚铁的检验造成干扰，因此可以选择稀硫酸铜溶液检验固体产物是否含有单质铁；氧化亚铁是碱性氧化物，不溶于硫酸铜溶液，根据碱性氧化物能溶于盐酸，生成的亚铁离子在酸性条件下易被双氧水氧化为铁离子，铁离子遇KSCN溶液变红，由此可以检验固体产物中的氧化亚铁；（3）由于步骤①②中先后发生的反应分别为5Fe2++5C2O42－+3MnO4－+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O、2Fe3+ +Zn=2Fe2+ +Zn2+、5Fe2+ +MnO4－+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O，其中铁元素守恒，因此根据步骤②可以计算出被高锰酸钾氧化的亚铁离子的物质的量，这也是样品中亚铁离子的物质的量；先用c•V=n求高锰酸钾或高锰酸根离子的物质的量，则n(MnO4－)=0.02000mol/L×6.20×10—3L；再由5Fe2+ +MnO4－+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O中亚铁离子与高锰酸根离子的系数之比等于物质的量之比求n(Fe2+)=0.02000mol/L×6.20×10—3L×5=6.200×10—4mol，保留四位有效数字；由于步骤①反应为5Fe2++MnO4－+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O、5C2O42－+2MnO4－+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，先用c•V=n求两反应中消耗高锰酸钾或高锰酸根离子总的物质的量，则n(MnO4－)=0.02000mol/L×18.90×10—3L；再根据高锰酸根离子总的物质的量—前反应中消耗高锰酸根离子的物质的量求后反应消耗高锰酸根离子的物质的量，即0.02000mol/L×18.90×10—3L—0.02000mol/L×6.20×10—3L=0.02000mol/L×12.70×10—3L；接着根据5C2O42－+2MnO4－+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O中草酸根离子与高锰酸根离子的系数之比等于物质的量之比求n(C2O42－)= 0.02000mol/L×12.70×10—3L×5/2=6.350×10—4mol，保留四位有效数字；然后根据铁守恒关系式FeC2O4～Fe2+中草酸亚铁与亚铁离子的系数之比等于物质的量之比，求n(FeC2O4)= 6.200×10—4mol，由于草酸亚铁的式量为144，根据n•M=m求草酸亚铁的质量，即m(FeC2O4)= 6.200×10—4mol×144g/mol= 8.928×10—2g；最后，根据草酸亚铁的质量除以样品的质量求样品中草酸亚铁的质量分数，即FeC2O4的质量分数= 8.928×10—2g /0.2g×100%=44.64%，保留四位有效数字。
某校化学小组的同学将一批废弃的线路板简单处理后，得到Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计了如下制备强酸铜和硫酸铝晶体的方案：
回答下列问题：
（1）第②步加入H2O2是为了除云Fe2+，该反应的离子方程式为_________；
（2）滤渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3。由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O实验过程的最后步骤是__________________。
（3）用第③步所得CuSO4·5H2O可制得Cu(OH)2。化学活动小组为探究Cu(OH)2受热分解产物及产物性质，设计如下实验过程：取0.98g Cu(OH)2固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图所示，产物A、B的化学式分别为____和Cu2O。通过以上实验和图像可以得出如下结论：高温时B______（填“较稳定”或“不稳定”）。
活动小组同学还进行了如下实验：
①甲同学用下列装置进行实验（夹持装置末画出），最终得出的结论是加热时A可将NH3氧化为N2，A被还原为单质Cu，支持甲同学结论的现象是______；
②乙同学用下列实验装置进行实验，实验中观察到混合粉末最终变成红色物质，同时生成一种无色、有刺激性气味的气体，该气体化学式为_______；有人认为乙同学的实验装置中在装B物质的试管与烧杯之间需加一个防倒吸装置，你认为是否有必要_____，若有必要请简述原因并加以改进____________。
正确答案
（15分）（1）2Fe2＋＋H2O2＋4OH－＝2Fe(OH)3（2分）
（2）过滤、洗涤、干燥（2分，只答对一个不得分，对2各得1分）（3）CuO（2分）；较稳定（2分）
①硬质玻璃管中黑色固体变成红色，烧杯中导管口部分产生气泡，有无色、无味气体生成（2分）
②SO2（2分）；需要（1分）；实验中因为反应产生SO2气体易于NaOH溶液反应，会使体系内压强急剧减小造成倒吸（1分）。在导管末端连接一倒置得漏斗（1分），漏斗边缘刚刚没于液面下（1分）；（或导管末端连接一干燥管，在干燥管得尖嘴部分插于液面下；气体合理答案也得分）
试题分析：（1）亚铁离子具有还原性，双氧水具有氧化性，在碱性条件下，将亚铁离子氧化生成氢氧化铁而除去，反应得离子方程式是2Fe2＋＋H2O2＋4OH－＝2Fe(OH)3。
（2）氢氧化铝是两性氢氧化物，所以由氢氧化铁和氢氧化铝制备硫酸铝的主要操作是：滤渣2溶解在氢氧化钠溶液，过滤得到氢氧化铁固体，然后向滤液中进入适量的稀硫酸生成硫酸铝，然后蒸发浓缩、冷却结晶即可，所以实验过程的最后步骤是过滤、洗涤、干燥。
（3）A固体的质量是0.80g，因此在加热过程中固体减少0.98g－0.80g＝0.18g。由于0.98g氢氧化铜中水的质量是
①氧化铜可将NH3氧化为N2，同时氧化铜被还原为单质Cu，所以支持甲同学结论的现象是硬质玻璃管中黑色固体变成红色，烧杯中导管口部分产生气泡，有无色、无味气体生成。
②由于该气体是无色、有刺激性气味的气体，所以根据物质的组成元素可知，该气体是SO2。由于实验中因为反应产生SO2气体易于NaOH溶液反应，会使体系内压强急剧减小造成倒吸，所以在导管末端连接一倒置的漏斗，漏斗边缘刚刚没于液面下以防止倒吸，所以是有必要的。2的性质、倒吸装置的选择等
甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产上，300～400℃左右分解。Ⅰ、实验室制取的方法之一是：Ca(OH)2 +2HCHO + H2O2 = Ca(HCOO)2 + 2H2O + H2↑。
实验室制取时，将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30-70%的过氧化氢溶液中（投料物质的量之比依次为1∶2∶1.2），最终可得到质量分数98%以上且重金属含量极低的优质产品。
（1）过氧化氢比理论用量稍多，其目的是 。
（2）反应温度最好控制在30-70℃之间，温度不易过高，其主要原因是 。
（3）制备时在混合溶液中要加入微量硼酸钠抑制甲醛发生副反应外，还要加入少量的Na2S溶液，加硫化钠的目的是 。
（4）实验时需强力搅拌45min，其目的是 ；结束后需调节溶液的pH 7～8，其目的是 。最后经结晶分离、干燥得产品。
Ⅱ、某研究性学习小组用工业碳酸钙(主要成分为CaCO3；杂质为：Al2O3、FeCO3) 为原料，先制备无机钙盐，再与甲酸钠溶液混合制取甲酸钙。结合如图几种物质的溶解度曲线及表中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)，现提供的试剂有：a.甲酸钠，b.5mol·L－1硝酸，c. 5mol·L－1盐酸，d. 5mol·L－1硫酸，e. 3%H2O2溶液，f.澄清石灰水。
请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙的实验步骤
步骤1.称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水，配成溶待用，并称取研细的碳酸钙样品10g待用。
步骤2. 。
步骤3. 。
步骤4.过滤后，将滤液与甲酸钠溶液混合，调整溶液pH 7～8，充分搅拌，所得溶液经蒸发浓缩、 、洗涤、60℃时干燥得甲酸钙晶体。
正确答案
Ⅰ（1）使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度（2分）
（2）防止H2O2分解和甲醛挥发（2分）
（3）除去重金属离子（使重金属离子形成硫化物沉淀除去）（2分）
（4）使反应物充分接触，提高产率（2分）；防止甲酸钙水解（或除去甲酸）（2分）
Ⅱ 用稍过量硝酸溶解碳酸钙样品（2分）；用石灰水调整溶液pH 5（2分）；趁热过滤（1分）。
或：用稍过量盐酸溶解碳酸钙样品（2分）；滴入适量的H2O2，并用石灰水调节溶液pH为 5（2分）；过滤（1分）。
试题分析：Ⅰ（1）化学反应中一种反应物过量目的是促进其他反应物充分反应，提高转化率；（2）双氧水易分解，甲醛易挥发，所以温度不易过高；（3）题干中提出产品中重金属含量极低，故该步是产生难溶的硫化物，除去重金属离子；（4）搅拌是使使反应物充分接触，使其反应完全，提高产率；甲酸钙为碱性水解，溶液为弱碱性是抑制其水解；Ⅱ该实验首先要去除杂质，同时生成可溶性钙盐，杂质中亚铁离子首先要氧化为铁离子（双氧水或硝酸），再生成氢氧化铁除去，铝离子也要生成碱除去，故调节pH为5（用石灰水调节）；然后加入甲酸钠溶液混合生成溶解度较小、随温度变化不明显是甲酸钙，经蒸发浓缩，得到甲酸钙固体，趁热过滤，防止其它晶体析出。
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