- 离子的检验
- 共4052题
亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于工业生产的漂白及消毒。
下图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：
相关物质的性质如下：
① ClO2沸点低易气化；浓度较高的ClO2气体易分解爆炸。
② NaClO2溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O。
（1）.在ClO2发生器中通入SO2的同时鼓入空气，其作用是________(填序号)。
A．将SO2氧化成SO3，增强酸性
B．稀释ClO2以防止爆炸
C．将NaClO3氧化成ClO2
（2）为确保H2O2充分参与反应，吸收塔内温度不宜较高，其原因是______________。
（3）160 g·L-1 NaOH溶液的物质的量浓度为______________，在实验室若要配制450mL该物质的量浓度NaOH溶液，应称取NaOH的质量为__________克。
（4）写出吸收塔内反应的化学方程式_____________________________________。
（5）从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是____________(填序号)。
A．蒸馏 B．蒸发 C．灼烧 D．过滤 E．冷却结晶
要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进一步的操作是________(填操作名称)。
正确答案
（1）B（2分）
（2）H2O2受热易分解（2分）
（3）4mol/L、80克（2分）
（4）2ClO2 + H2O2 + 2NaOH = 2NaClO2 + 2H2O + O2↑（2分）
（5）B、E、D（2分） 重结晶（2分）
试题分析：（1）因为浓度较高的ClO2气体易分解爆炸，所以通入空气是稀释
（2）H2O2受热易分解；
（3）160/（23+16+1）=4,0.5*4*（23+16+1）=80，因为实验室没有450mL的容量瓶，需要用500mL的；
（4）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO2，所以一定有ClO2→NaClO2，化合价降低，被还原；则H2O2必定被氧化，有氧气产生，反应方程式为2ClO2 + H2O2 + 2NaOH = 2NaClO2 + 2H2O + O2↑
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶 体．所以操作顺序为BED，得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体。
某研究性学习小组做实验时偶然发现，表面擦去氧化膜的镁片可与NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该小组同学通过如下实验，验证产物并探究反应原理。
实验①：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛适量滴有酚酞试液的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深。
Ⅰ、定性实验
（1）气体的检验
实验②：将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色。则气体为 。
（2）该小组同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：
猜测1：白色不溶物可能为
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3
猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg(OH)2•xMgCO3]
请设计一个实验检验固体中是否含有MgCO3，写出实验操作、现象和结论： 。
（3）实验③：取实验①中的滤液，向其中加入少量CaCl2稀溶液，产生白色沉淀，溶液红色变浅，说明溶液中存在CO32－离子。
Ⅱ、定量实验
（4）为进一步确定实验I的白色不溶物的成分，进行以下定实验，装置如图所示：
称取干燥、纯净的白色不溶物 7.36 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验后装置A增重0.72g，装置B增重2.64 g。白色不溶物的化学式为 。
（5）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式 。
Ⅲ、反应原理分析
（6）NaHCO3溶液中存在如下电离平衡：H2O
正确答案
（1）氢气（或H2）（2分）
（2）Mg(OH)2（2分）取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3。反之，则无。（2分)
（4）2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3 （2分)
（5）5Mg+6NaHCO3+4H2O= 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑（2分)
（6）Mg和H+反应生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH－、CO32－结合生成沉淀，则H+、OH－、CO32－的浓度均降低，上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。（3分)
试题分析：（1）将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，说明该气体具有可燃性，再根据质量守恒定律反应前后元素种类不变可分析出是氢气。
（2）根据元素守恒和物质的溶解性可知：白色不溶物可能是Mg（OH）2 或MgCO3或Mg（OH）2与MgCO3，故猜测1为Mg(OH)2；根据碳酸盐的性质，能与强酸反应生成CO2气体，所以检验是否含有MgCO3的方法为：取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3。反之，则无。
（4）B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为2.64g，设含MgCO3的质量为x,则：
MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑
84 44
X 2.64g
可得：84:44=x：2.64g，解得x=5.04g，所以含Mg(OH)2的质量为：7.36g—5.04g=2.32g，Mg(OH)2与MgCO3的物质的量之比为：2.32g÷58g/mol：（5.04g÷84g/mol）=0.4mol：0.6mol=2:3，所以白色不溶物的化学式为：2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3
（5）根据上述探究实验可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应，生成了2Mg(OH)2•3MgCO3和H2，根据元素守，恒，还会生成Na2CO3，所以化学方程式为：5Mg+6NaHCO3+4H2O = 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑。
（6）NaHCO3溶液中存在如下电离平衡：H2O
（Ⅰ）二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：
（1）洗涤的目的主要是为了除去Cl－和___________（填离子符号），检验该滤渣A洗净的方法是_____________________。
（2）第②步反应的离子方程式是____________________________。
（3）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0．536 g，加硫酸溶解后，用0．1000mol· L－1FeSO4标准溶液滴定终点时（铈被还原为Ce3＋），消耗25．00mL标准溶液，该产品中Ce（OH）4的质量分数为_____________。
（Ⅱ）氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛．硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索．以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：
（1）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为________________。
（2）滤渣2的成分是______________（填化学式）。
（3）煅烧过程存在以下反应：2MgSO4＋C=2MgO＋2SO2↑＋CO2↑
MgSO4＋C=MgO＋SO2↑＋CO↑ MgSO4＋3C=MgO＋S↑＋3CO↑
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是______________（填化学式）。
②B中盛放的溶液可以是______________（填字母）。
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：__________________。
正确答案
（Ⅰ）（1）Fe3+ 。取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加KSCN溶液，若不变色则先洗净【其它合理答案（如检验Cl-）也给分】（2）2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O⑶97.01℅
(Ⅱ)（1）2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O；（2）Fe(OH)3；⑶①CO；②d；
③3S+6OH-
试题分析：（Ⅰ）（1）为了制取纯净的Ce(OH)4,要将表面的杂质离子如Cl-、Fe3+除去。所以要洗涤。只要洗涤液中无铁离子或氯离子，就证明洗涤干净了。故可以检验铁离子也可检验氯离子。（2）加入H2O2是为了把CeO2还原为Ce3+。反应的离子方程式是：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O。（3）根据电子守恒可得关系式：Ce（OH）4------- FeSO4即208g Ce（OH）4消耗1摩尔FeSO4。n(FeSO4)=2.5×10-3mol.所以m(Ce（OH）4-)=2.5×10-3mol. ×208g/mol=0.52g,所以该产品中Ce（OH）4的质量分数为：(0.52g÷0.536g) ×100%=97.01℅.
（Ⅱ）(1)加入双氧水是把亚铁离子氧化成铁离子。反应的方程式是：2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O；(2) 氢氧化铁沉淀的PH值是3.7，所以在PH=4时滤渣2的成分是Fe(OH)3；(3)煅烧产生的气体含有SO2和CO，用酸性高锰酸钾溶液把SO2氧化为H2SO4，再用品红溶液来检验是否把SO2除干净，最后得到CO气体。(4) A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应的反应的离子方程式3S+6OH-
工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)，并用来生产ZnSO4·6H2O晶体，其工艺流程如下，有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。
（1）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H2O2溶液的目的是 。
为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全，而Zn(OH)2不沉淀，应控制溶液的pH范围为 。
为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品是 。
A．ZnO B．氨水 C．固体NaOH D．ZnCO3
（3）在“除杂Ⅱ”步骤中，加入Zn粉的作用是 。“操作A”的名称是 。
（4）常温下，已知Ksp〔Cu(OH)2〕＝2×10－20，某CuSO4溶液里c（Cu2＋）＝0.02 mol·L－1，如果要生成Cu(OH)2沉淀，则应调整溶液pH大于 。
正确答案
（1）烧杯、玻璃棒、漏斗（3分）；
（2）将Fe2+完全氧化为Fe3+，便于完全沉淀（2分）；5.2～5.4（2分）；AD（2分）
（3）除去溶液中的Cu2+（1分）；冷却结晶（1分）
（4）5（2分）
试题分析：（1）过滤操作中需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）溶液中的铁、铝元素最终以沉淀形式除去，所以加入适量H2O2溶液的目的是将Fe2+完全氧化为Fe3+，便于完全沉淀；根据表中数据pH=5.2时Al(OH)3完全沉淀，Fe(OH)3也已沉淀完全，但Zn(OH)2不能沉淀，所以溶液的pH范围为5.2～5.4；加入的试剂或药品既能中和酸调节pH值，同时不能引入新的杂质，所以只能选择AD；
（3）溶液中的铁、铝元素除去后仍存在铜离子，所以加入Zn粉目的是除去铜离子；加热浓缩后的步骤是冷却结晶；
（4）Ksp〔Cu(OH)2〕＝2×10－20，溶液中c（Cu2＋）＝0.02 mol·L－1，所以只需c（Cu2＋）×c(OH-)2>=2×10－20, Cu(OH)2沉淀即可生成，解得c(OH-)>=1×10－9,所以pH>=5.
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为 。
（2）加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________(填“Fe3＋”、“Fe2＋”或“Al3＋”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是______________________。
（3）反应Ⅱ的离子方程式为 ___。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作____ ____。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2＋离子，可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为____________________________。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为________(填字母)。
A. 氯水 B. KSCN溶液 C. NaOH溶液 D. 酸性KMnO4溶液
正确答案
（1） Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4
（2）Al3＋ 加快反应速率(或使反应物充分接触，意思相近均给分)
（3） Fe2+ + NO2- + 2 H+ = Fe3+ + NO↑ + H2O ；氧化剂； 2 mol
（4） 2Fe(OH)2＋＋2H2O
（5）D（多选0分）
试题分析：（1）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ中发生的反应为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)2+3H2O， Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4，Fe +H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，其中属于氧化还原反应的为Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4，（Fe +H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑）；（2）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ后溶液的成分为硫酸亚铁和硫酸铝的混合溶液，经搅拌、过滤后得硫酸亚铁溶液，所以加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3＋沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率；（3）由题给信息知，反应Ⅱ中NaNO2中氮元素的化合价由反应前的+3价降为反应后NO中的+2，则硫酸亚铁中铁元素的化合价必然升高，由Fe2+转化为Fe3+，反应的离子方程式为Fe2+ + NO2- + 2 H+ = Fe3+ + NO↑ + H2O，反应Ⅱ的目的是利用氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，O2与NaNO2在反应中做氧化剂；n（O2）=0.5mol，则得到电子0.5mol×4=2mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，根据得失电子数目相等知，节约NaNO2的物质的量为 2mol；（4）[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成[Fe2（OH）4]2+聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为
2[Fe（OH）]2++2H2O=[Fe2（OH）4]2++2H+；（5）A、氯水可以氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不能检验亚铁离子，错误；B、KSCN溶液和亚铁离子混合无现象发生，不能检验亚铁离子，错误；C、NaOH溶液加入和铁离子反应生成红褐色沉淀不能检验是否存在亚铁离子，错误；D、在含有Fe3+的溶液中检验Fe2+，应选用酸性KMnO4溶液，现象明显，酸性KMnO4溶液氧化亚铁离子高锰酸钾溶液褪色，正确，选D。
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