- 离子的检验
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难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s) 
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K＋的原因：_________________________________________________。
(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得，随着温度升高，
①________________________________________________________，
②________________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)＋
已知298 K时，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，
Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。
正确答案
(1)Mg(OH)2 CaSO4
(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋浓度减小，平衡正向移动，K＋增多
(3)K2CO3 H2SO4
(4)①溶浸平衡向右移动 ②K＋的溶浸速率增大
(5)CaSO4(s)＋
解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。
(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2.CaSO4及未溶解的杂卤石。
(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2＋)减小，杂卤石的溶解平衡正向移动，同时c(Ca2＋)与c(
(3)滤液中含有Ca2＋.OH－，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2＋，过滤后，再加入稀H2SO4调节溶液的pH至中性。
(4)①溶浸平衡向右移动；②K＋的溶浸速率增大。
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Zn(NO3)2·6H2O晶体，其工艺流程为：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
（1）在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是 。
（2）在“除杂I”步骤中，需再加入适量H2O2溶液，目的是将Fe2+氧化为 ，便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去。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 ～ 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻，取少量上层清液，滴加 溶液，若不出现血红色，表明Fe3+沉淀完全。
（3）加入Zn粉的作用是除去溶液中的 。
正确答案
（6分）（1）适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）
（2）Fe3+ 5.2 5.4 KSCN （3）Cu2+
试题分析：（1）根据外界条件对反应速率的影响可知，适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）可提高锌的浸出速率。
（2）双氧水具有强氧化性，所以“除杂I”步骤中，需再加入适量H2O2溶液将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；由表格中的数据可知，氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4，氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2，则为使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5.2～5.4；又因为铁离子与KSCN反应出现血红色，则静置片刻，取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe3+沉淀完全。
（3）由流程图及离子沉淀的pH可知，滤液中还含有铜离子，所以加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu2+。
某研究性学习小组研究HNO3的氧化性，设计了如下实验：在盛有新配制FeS04溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再滴人几滴浓HN 03，溶液的颜色变红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色突然变为蓝色，并产生红棕色气体。这一奇 特现象激起了同学的好奇心与求知欲望，对此现象设计了探究性实验。
(1)实验室粗略配制一定质量分数的硫酸亚铁溶液的方法是：将一定质量的绿矾(FeS04·7H2 0)置于烧杯中，__________________________。
(2)提出假设：
甲同学认为是FeS04与HN03作用
乙同学认为是KSCN与HNO3作用
(3)根据乙同学的观点，设计了如下实验方案进行验证：向浓HN03中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体。继续滴入KSCN，溶液变为浅蓝色，最后变成无色。将产生的气体通人过量的Ba(OH)2溶液，产生浑浊，并剩余一种气体（该气体是空气中的主要成分之一）；向反应后的溶液中加入BaC12溶液产生白色沉淀。
写出向浓HNO3中滴入KSCN溶液反应的离子方程式：__________________
丙同学认为还应设计K2S04溶液与浓硝酸作用的实验，他的理由是__________________
(4)延伸探究：丁同学认为SCN-的性质还应进一步探究，查资料发现：(SCN)2是一种“拟卤素”，与C12、Br2有相似的性质。他据此设计了以下方案：向Fe(SCN)3中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均变为黄色。请写出Fe(SCN)3与氯气反应的离子方程式： 。
(5)通过本次探究，可以得出以下结论：
a、用SCN -间接检验Fe2+时加入氧化剂应注意 （填“少量”、“过量”）；
b、与SCN-反应使溶液变红的不一定是Fe3+
正确答案
（1）加入适量的稀硫酸，用玻璃棒搅拌，（再加水稀释，）最后加入少量铁粉（或铁屑）
（3）
对照实验（验证硫酸钾与浓硝酸是否反应）。
（4）
（5）少量
试题分析：(1)实验室粗略配制一定质量分数的硫酸亚铁溶液的方法是：将一定质量的绿矾(FeS04·7H2 0)置于烧杯中，加入适量的稀硫酸，用玻璃棒搅拌，（再加水稀释，）最后加入少量铁粉（或铁屑，这是为了防止亚铁离子被氧化）；（3）突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，该气体为二氧化氮，通入过量的Ba(OH)2溶液，产生浑浊，并剩余一种气体（该气体是空气中的主要成分之一），说明了含有硫酸根离子，该气体为氮气，并且可以判断出碳元素被转化为二氧化碳，所以向浓HNO3中滴入KSCN溶液反应的离子方程式为
点评：本题以铁离子的检验的实验为模型，结合实验过程中出现的试剂问题，设计了一个探究性的实验，本题有利于培养学生的探究性思维，本题综合性好，有一定的难度。
某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究。已知Ca(OH)2的分解温度为580℃，铁粉与水蒸气反应的温度为900℃：根据下图所示实验装置，进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验，实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡。
（1）实验中Ca(OH)2的作用是 。实验中产生的气体产物是 。
（2）为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处理后得到黑色氧化物固体，针对黑色氧化物固体，该小组提出如下的假设并进行了相关的实验：
假设一：固体为FeO
假设二：固体为Fe3O4
假设三：
①限选用下列试剂：盐酸、KSCN溶液、K3Fe(CN)6 溶液、氯水，证明假设一不成立
②为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列实验:
加入足量氯水所发生反应的离子方程式是 ；检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是 ；灼烧时盛放固体的仪器是 ；若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是 g
正确答案
（1）提供反应所需的水蒸气 H2
（2）固体为Fe3O4和FeO
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 取最后一次洗涤液于试管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若没有浑浊，则洗涤干净。 坩埚 6.
试题分析：（1）Fe与水蒸气反应应得到的是铁的氧化物和H2。因此，反应物水蒸气可以有580℃以上高温分解Ca(OH)2得到.（2）因为氧化铁是红色，而产物是黑色，故产物固体为FeO或Fe3O4或二者的化合物三种情况。①当实验证明固体产物有+3价铁时，假设一不成立。实验操作是取适量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡，溶液出现红色。②固体产物用盐酸溶解后，加入氯水可将Fe2+氧化为Fe3+(2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)。红褐色固体Fe(OH)3中吸附了少量NaCl，用水洗涤2~3次，取最后一次洗涤液于试管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若没有浑浊，则洗涤干净。固体灼烧的仪器是坩埚。
由Fe3O4~ 
过氧化钙晶体（CaO2·8H2O）呈白色，微溶于水，加热至350℃左右开
始分解放出氧气。过氧化钙可用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水、应急供
氧等。实验室可用工业碳酸钙（含MgCO3、FeCO3等杂质）制取纯净的碳酸钙，然后再
用纯的碳酸钙制取过氧化钙，其主要流程如下：
回答下列问题：
整个流程中涉及的化学反应属于氧化还原反应的有 个，请写出其中任意一个的离子方程式： ；
（2）反应②生成CaO2·8H2O的化学反应方程式为 ；
反应时用冰水冷却的主要原因是 ；
（3）将过氧化钙晶体在坩埚中加热并逐渐升高温度。测得样品质量随温度的变化如图曲线所示，则350℃以后所得固体物质的化学式为 。
正确答案
（1）3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+3CO2↑+5H2O
（2）CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O+2NH4Cl
防止H2O2分解，提高其利用率或降低CaO2·8H2O溶解度，提高产率
（3）CaO
试题分析：（1）只有反应①中的FeCO3与硝酸反应是氧化还原反应，反应为
3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+3CO2↑+5H2O
（2）该反应的反应物为CaCl2、H2O2、NH3，故方程式为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O+2NH4Cl
因为H2O2受热易分解，故采用冰水冷却的方式防止其分解，提高利用率，同时温度低能较低溶解度，提高产率。
（3）在加热过程中固体中钙元素的量不变，固体由2.16g加热到350℃变为0.56g，
n(Ca)="2.16÷216=0.01mol" m(CaO) =0.01×56=0.56g 故该固体为CaO
（这样的解法是一种猜测，该题可以先计算失去全部结晶水时质量，再由此计算质量差得出化学式）
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