- 离子的检验
- 共4052题
废钒催化剂的主要成分是V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等，现欲利用以下工艺流程回收V2O5。
回答下列问题：
（1） VOSO4中，V元素的化合价为_______，①中产生的废渣的主要成分是_________。
（2）配平④中反应的离子方程式：
（3）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表：
试判断在实际生产时，⑤中加入氨水调节溶液的最佳pH为______________。
（4）生产时，将②中的酸性萃余液循环用于①中的水浸。在整个工艺流程中，可循环利用的物质还有________________。
（5）成品V2O5可通过铝热反应来制取金属钒，写出该反应的化学方程式：______________________________________。
正确答案
（1）＋4；SiO2（2）1；6；6；6；1；3（3）1.7（4）有机萃取剂、氨水（或氨气）
（5）10Al+3V2O5
试题分析：（1）VOSO4中离子SO42-为-2价，O2-为-2价，根据化合价守恒，故V元素为+4价；废钒催化剂（主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等）酸溶后，V2O5、Fe2O3和酸反应，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅（2）依据氧化还原反应元素化合价变化和电子守恒原子守恒分析配平，反应物中ClO3-中Cl元素是+5价，VO2+中V元素是+4价，产物中Cl-是-1价，VO3+是+5价，依据电子守恒、原子守恒配平得到离子方程式为：ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O，故答案为：1；6；6；6；1；3（3）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.7，此时钒沉淀率达到最大（4）分析流程图，物质参加反应，反应过程中又生成的物质，或重复利用的物质可以循环利用，流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用，故答案为：有机萃取剂；氨气（5）铝热反应是金属铝在高温环境下对金属氧化物进行还原产生金属单质的反应，则反应物为V2O5和Al产物为Al2O3与V，根据反应中化合价守恒，故反应方程式：10Al+3V2O5
二氧化氯（ClO2）是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂，是一种黄绿色的气体，易。实验室可用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料来制备ClO2，其流程如下：
（1）写出电解时发生反应的化学方程式： 。
（2）除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 。（填字母）
（3）测定ClO2（如图）的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO2气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定(I2+2S2O32－=2I－+S4O62－)，共用去VmL硫代硫酸钠溶液。
①装置中玻璃液封管的作用是 ； 。
②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式 。
③滴定终点的现象是： 。
④测得通入ClO2的质量m(ClO2)= 。（用含c、V的代数式表示）（已知：ClO2的相对分子质量为67.5）
（4）设计实验来确定溶液X的成分，请补充完成实验步骤和现象。
正确答案
（16分）
（1）NH4Cl+2HCl
（2）C（1分）
（3）①吸收残余的二氧化氯气体；使锥形瓶内外压强相等（各1分，共2分）
②2ClO2+10I－+8H+=4H2O+5I2+2Cl－（2分，配平错扣1分）
③最后一滴滴下时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原（2分）
④1.35cV×10—2g(2分，单位无写扣1分)
（4）
试题分析：（1）观察生产流程图可得，电解步骤的反应物是NH4Cl、HCl，生成物是NCl3、H2，根据化合价升降法、原子守恒可得：NH4Cl+2HCl
资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
（1）提出假设
实验I：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。
该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：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。
（2）设计定性实验确定产物并验证猜测：
（3）为进一步确定实验I的产物，设计定量实验方案，如图所示：
称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 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。实验前后装置A增重1.8 g，装置B增重8.8 g，试确定白色不溶物的化学式 。
（4）请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因_________。
正确答案
（共9分）
（1）猜测1：Mg(OH)2（1分）
（2）①氢气 ；②稀盐酸（合理均可）；
③产生气泡，沉淀全部溶解 ；④CO2- 3（各1分）
（3） 2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或 Mg3(OH)2(CO3)2
（4）NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO- 3
试题分析：
（1）由题可知猜测为Mg(OH)2
（2）①镁与水反应生成氢气。②检测碳酸盐一般加入盐酸。③看是否有二氧化碳生成。④溶液中有CO32-与Ca2+生成白色沉淀。
（3）根据题意可得关系式Mg(OH)2~H2O，MgCO3~CO2，n(H2O)=1.8g/18g/mol=0.1mol，n(CO2)=8.8g/44g/mol=0.2mol，可知为2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或Mg3(OH)2(CO3)2 。
（4）NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO- 3
（15分）某校一研究性学习小组对胆矾晶体受热分解进行讨论。
Ⅰ．他们查阅资料得知：将胆矾晶体置于烘箱中加热时，在79～134℃,晶体失重14．4％；134～250℃，又失重14．4％；250～300℃，再失重7．2％。之后加热至620℃，质量维持不变。小组经过计算得出，胆矾在300～620℃的固体残留物为无水硫酸铜，134℃时的固体残留物的化学式为 。
Ⅱ．小组对无水硫酸铜继续升温加热的可能变化进行猜想。他们提出了产物的以下几种猜想：
①．CuO、SO3；。
②．CuO、SO2和O2；
③．CuO、SO3和SO2；
④．CuO、SO3、SO2和O2
小组经过激烈讨论，认为猜想③不用实验就可排除，他们的理由是
查阅资料：①SO3为无色晶体，熔点16．6℃，沸点44．8℃。
②SO2，熔点:－72．4℃，沸点:－10℃；SO2通入BaCl2溶液中，无明显现象。
Ⅲ．实验探究：
小组按下图所示安装好实验装置。
（1）安装好装置后，未装药品前必须进行的操作是 。
D装置的作用是 。
（2）按图示装好药品后，用酒精喷灯对着硬质试管加热。一会儿后，B中溶液产生白色浑浊，C中溶液逐渐褪色。
Ⅳ．实验结果分析：
（1）小组同学大多认为无水硫酸铜热分解产物应该为猜想④。但有一个同学提出质疑，他认为B中溶液产生白色浑浊并不一定能确定产物中含有SO3。他的依据涉及的化学方程式是 。于是，小组同学经讨论决定，再增加一个装置E，你认为该装置应加在 （填装置字母）之间。增加装置后，小组重新实验，证明了产物中确实存在SO3。你认为他们根据什么现象得到这一结论？ 。
（2）小组在完成无水硫酸铜热分解的化学方程式时遇到了困难。他们发现该化学方程式为不定方程式，存在无数种配平情况，经过慎密地分析，他们认为只要能确定某些物质的计量数之比，即可确定该化学方程式。如已知SO2与SO3的计量数之比，就能确定该化学方程式。若设SO2与SO3的计量数之比为x，请写出配平后的化学方程式 。
正确答案
Ⅰ．CuSO4·3H2O
Ⅱ．产物中只有降价元素而无升价元素（从元素守恒角度分析也计分）
Ⅲ．（1）检验装置气密性（1分） 吸收尾气，防止污染环境（合理答案均计分）
Ⅳ．（1）2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl（对一个计1分，写总反应方程式计2分）
A B（有错计0分 ） E中试管里出现无色晶体（写液体也给分）
（2） 2(x+1) CuSO4 高温 2(x+1)CuO + 2SO3 ↑+ 2xSO2 ↑+ xO2↑
试题分析：Ⅰ．胆矾晶体在79～134℃,晶体失重14．4％，若是1mol晶体，则失去水为250g×14．4%=36g，即2molH2O。134℃时的固体残留物是CuSO4·3H2O。
Ⅱ．③是CuSO4·5H2O变为CuO、SO3和SO2，生成SO2时S的化合价降低，没有元素化合价升高，故假设不成立。
Ⅲ．（1）安装好装置后，未装药品前必须进行的操作是检验装置气密性。D装置中盛放NaOH溶液作用是吸收酸性尾气，防止污染环境。
氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品应用广泛。请回答下列问题：
（1）氯碱工业是利用电解食盐水生产 为基础的工业体系。
（2）电解前，为除去食盐水中的Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质离子，加入下列试剂的顺序合理的是 (填下列各项中序号)。
a、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡 b、碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
c、氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡 d、氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
（3）“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下：
利用盐泥生产MgSO4·7H2O晶体的工艺流程如下图所示。
回答下列问题：
①酸洗过程中加入的酸为 ，加入的酸应适当过量，控制pH为5左右，反应温度在50℃左右。持续搅拌使之充分反应，以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4，在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是 。
②过滤所得滤渣的主要成分为 。
③根据图分析，蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为 。
④真空干燥MgSO4·7H2O晶体的原因是 。
正确答案
（12分）
（1）（2分）烧碱、氯气（氢气）
（2）（2分）d
（3）（8分）①（稀）硫酸（1分）；硫酸能与碳酸钙反应，搅拌过程中产生的CO2不断逸出，碳酸钙转化为硫酸钙（1分）
②BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物质（2分，答出BaSO4即可） ③NaCl（2分）
④防止失去结晶水（2分）
试题分析：（1）电解食盐水生成NaOH、H2、Cl2，所以氯碱工业是利用电解食盐水生产烧碱、氯气（氢气）为基础的工业体系。
（2）Na2CO3的作用除了除去Ca2+外，还有除去过量的BaCl2的作用，所以Na2CO3的顺序在BaCl2的后面，只有d项符合。
（3）①因为最终产品为MgSO4·7H2O，为避免生成杂质，应加入稀硫酸；加入硫酸后，H2SO4和CaCO3发生反应：H2SO4+CaCO3=CaSO4+CO2↑+H2O，搅拌过程中产生的CO2不断逸出，碳酸钙转化为硫酸钙。
②盐泥含有BaSO4，加入H2SO4后CaCO3转化为CaSO4，所以过滤所得滤渣的主要成分为BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物质。
③蒸发结晶时温度较高，MgSO4溶解度大，所以析出NaCl，过滤所得滤渣的主要成分为NaCl。
④在空气中干燥即烘干MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O容易失去结晶水，所以真空干燥MgSO4·7H2O晶体的原因是防止失去结晶水。
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