某溶液中含有Ba2＋、Cu2＋、Ag＋、Mg2＋等四种金属阳

更新 2022-09-03
科目化学
题型实验题
难度中等
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某溶液中含有Ba²^＋、Cu²^＋、Ag^＋、Mg²^＋等四种金属阳离子，现欲将这四种阳离子逐一沉淀下来。某学生设计了如下四种方案。所选试剂及顺序如下：
甲方案：Na₂SO₄溶液、稀盐酸、H₂S、NaOH溶液
乙方案：稀盐酸、Na₂SO₄溶液、H₂S、NaOH溶液
丙方案：NaCl溶液、Na₂SO₄溶液、NaOH溶液、Na₂S溶液
丁方案：Na₂S溶液、Na₂SO₄溶液、NaCl溶液、NaOH溶液
试回答：
（1）你认为可行的方案是__________方案，反应的离子方程式有：__________________。
（2）方案__________不可行的原因是：________________________________________。
方案__________不可行的原因是：________________________________________。
方案__________不可行的原因是：________________________________________。

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重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 $FeO \cdot C r_{2} O_{3}$ ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：

$FeO \cdot C r_{2} O_{3} +N a_{2} C O_{3} +NaN O_{3} \overset{高温}{\to} N a_{2} Cr O_{4} +F e_{2} O_{3} +C O_{2} +NaN O_{2}$

上述反应配平后 $FeO \cdot C r_{2} O_{3}$ 与 $NaN O_{3}$ 的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的 $pH$ 使之变________（填"大"或"小"），原因是________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。向"滤液3"中加入适量 $KCl$ ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ 固体。冷却到________（填标号）得到的 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ 固体产品最多。

a． $8 0^{\circ} C$

b． $6 0^{\circ} C$

c． $4 0^{\circ} C$

d． $1 0^{\circ} C$

步骤⑤的反应类型是________。

（5）某工厂用 $m_{1} kg$ 铬铁矿粉（含 $C r_{2} O_{3}$ 40%）制备 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ ，最终得到产品 $m_{2} kg$ ，产率为________。

题型：未知
难度：未知

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绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：

（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 $KSCN$ 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：________、________。

（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ ）（设为装置A）称重，记为 $m_{1} g$ 。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 $m_{2} g$ 。按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是________。

②将下列实验操作步骤正确排序________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为 $m_{3} g$ 。

a．点燃酒精灯，加热

b．熄灭酒精灯

c．关闭 $K_{1}$ 和 $K_{2}$

d．打开 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ ，缓缓通入 $N_{2}$

e．称量Af．冷却到室温

③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 $x =$ ________（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x________（填"偏大""偏小"或"无影响"）。

（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开 $K_{1}$ 和 $K_{2}$ ，缓缓通入 $N_{2}$ ，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

① $C 、 D$ 中的溶液依次为________（填标号）。 $C 、 D$ 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为________。

a．品红

b． $NaOH$

c． $BaC l_{2}$

d． $Ba ({NO}_{3})_{2}$

e．浓 $H_{2} S O_{4}$

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________。

题型：未知
难度：未知

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近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4 H C l (g) + O_{2} (g) = 2 C l_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c (O_{2})$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_{0}$ ，根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c (O_{2})$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$C u C l_{2} (s) = C u C l (s) + \frac{1}{2} C l_{2} (g)$ Δ $H_{1} = 83 k J \cdot m o l^{- 1}$

$C u C l (s) + \frac{1}{2} O_{2} (g) = C u O (s) + \frac{1}{2} C l_{2} (g)$ Δ $H_{2} = - 20 k J \cdot m o l^{- 1}$

$C u O (s) + 2 H C l (g) = C u C l_{2} (s) + H_{2} O (g)$ Δ $H_{3} = - 121 k J \cdot m o l^{- 1}$

则 $4 H C l (g) + O_{2} (g) = 2 C l_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$ 的 Δ H=________ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

题型：未知
难度：未知

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乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：

	水杨酸	醋酸酐	乙酰水杨酸
熔点/℃	157~159	-72~-74	135~138
相对密度/（g·cm ^﹣ ³）	1.44	1.10	1.35
相对分子质量	138	102	180

实验过程：在 $100 m L$ 锥形瓶中加入水杨酸 $6.9 g$ 及醋酸酐 $10 m L$ ，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加 $0.5 m L$ 浓硫酸后加热，维持瓶内温度在 $70 ℃$ 左右，充分反应。稍冷后进行如下操作.

①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。

②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。

③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。

④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。

回答下列问题：

（1）该合成反应中应采用__________加热。（填标号）

A．	热水浴
B．	酒精灯
C．	煤气灯
D．	电炉

（2）下列玻璃仪器中，①中需使用的有________（填标号），不需使用的________（填名称）。

（3）①中需使用冷水，目的是________。

（4）②中饱和碳酸氢钠的作用是________，以便过滤除去难溶杂质。

（5）④采用的纯化方法为________。

（6）本实验的产率是________%。

题型：未知
难度：未知

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高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_{0} (M n +) = 0.1 m o l \cdot L^{- 1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M n^{2 +}$	$F e^{2 +}$	$F e^{3 +}$	$A l^{3 +}$	$M g^{2 +}$	$Z n^{2 +}$	$N i^{2 +}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。

（2）"氧化"中添加适量的 $M n O_{2}$ 的作用是将________。

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z n^{2 +}$ 和 $N i^{2 +}$ ， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $M g F_{2}$ 沉淀除去 $M g^{2 +}$ 。若溶液酸度过高， $M g^{2 +}$ 沉淀不完全，原因是________。

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $L i N i_{x} C o_{y} M n_{z} O_{2}$ ，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x = y = \frac{1}{3}$ 时， z=________。

题型：未知
难度：未知

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