高中化学水的电离实验题

高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂，实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下：MnO₂熔融氧化：3MnO₂+ KClO₃+ 6KOH  3K₂MnO₄+ KCl+3H₂O；
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+ 2CO₂＝2KMnO₄+ MnO₂↓+2K₂CO₃。
已知K₂MnO₄溶液显绿色。请回答下列问题：
（1）MnO₂熔融氧化应放在        中加热（填仪器编号）。
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④铁坩埚
（2）在MnO₂熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO₂气体，使K₂MnO₄歧化的过程在如图装置中进行，A、B、C、D、E为旋塞，F、G为气囊，H为带套管的玻璃棒。

①为了能充分利用CO₂，装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后，关闭旋塞B、E，微开旋塞A，打开旋塞C、D，往热K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，未反应的CO₂被收集到气囊F中。待气囊F收集到较多气体时，关闭旋塞        ，打开旋塞            ，轻轻挤压气囊F，使CO₂气体缓缓地压入K₂MnO₄溶液中再次反应，未反应的CO₂气体又被收集在气囊G中。然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中，如此反复，直至K₂MnO₄完全反应。
②检验K₂MnO₄歧化完全的实验操作是                                    。
（3）利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析，原理为：
2MnO₄^－+5C₂O₄^2­－+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
现称取制得的高锰酸钾产品7.245g，配成500mL溶液，用移液管量取25.00 mL待测液，用0.1000 mol·L^－1草酸钠标准溶液液进行滴定，终点时消耗标准液体积为50.00mL（不考虑杂质的反应），则高锰酸钾产品的纯度为         （保留4位有效数字，已知M(KMnO₄)=158g·mol^－1）。若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干，则测定结果将         。（填“偏大”、“偏小”、“不变”）

实验室常用邻苯二甲酸氢钾（KHC₈H₄O₄）来滴定氢氧化钠的的浓度，反应如下：KHC₈H₄O₄ + NaOH = KNaC₈H₄O₄ + H₂O。若氢氧化钠的溶液浓度为0．1mol·L^-1，到达终点时，溶液的pH约为9.1。
（1）为标定氢氧化钠溶液的浓度，应选      用作指示剂，达到滴定终点时溶液由     色变为     色。
（2）在测定氢氧化钠溶液浓度时，有下列操作:
①向溶液中加入1-2滴指示剂
②向锥形瓶中加20-30ml蒸馏水溶解
③用氢氧化钠溶液滴定到终点，半分钟不褪色
④重复以上操作
⑤准确称取0.4-0.5g邻苯二甲酸氢钾加入250ml锥形瓶中
⑥根据两次实验数据计算氢氧化钠的物质的量浓度。
以上各步中，正确的（填序号）操作顺序是       
（3）上述操作中，将邻苯二甲酸氢钾直接放到锥形瓶中溶解，对实验是否有影响?       
并说明理由:                       
（4）滴定前，用蒸馏水洗净碱式滴定管，然后加待测定的氢氧化钠溶液滴定，此操作对实验结果       （填“偏大”“偏小”或“无影响”）
（5）现准确称取KHC₈H₄O₄（分子量204.2）晶体0.5105g，溶于水后加入指示剂，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH 20 mL，则NaOH溶液的浓度为      （结果保留四位有效数字）。

纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，经过滤、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂。
用现代分析仪器测定TiO₂粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
注：NH₄Fe（SO₄)₂是一种复盐。请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_________________________。
（2）检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是_________________________。
（3）配制NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是______________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要下图中的_______（填字母代号）。

（4）滴定终点的现象是__________________________________________。
（5）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g·mol^－1）试样w g，消耗C mol/L NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为___________________。
（6）判断下列操作对TiO₂质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH₄Fe（SO₄)₂溶液有少量溅出，使测定结果__  __。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_________。

(本题16分)钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物(含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如图：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

部分含钒化合物在水中的溶解性如上表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是(写化学式)            。
（3）反应④的离子方程式为            。
（4）25℃、101 kPa时，ⅰ、4Al(s)＋3O₂(g)2Al₂O₃(s)   ΔH₁＝-a kJ/mol
ⅱ、4V(s)＋5O₂(g)2V₂O₅(s)  ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是           。
（5）钒液流电池(如图所示)具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为          ，电池充电时阳极的电极反应式是                        。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2V＋H₂C₂O₄＋2H⁺2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25．00 mL 0．1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24．0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为            g/L。

现用盐酸标准溶液来测定NaOH溶液的浓度。滴定时有下列操作：
①向溶液中加入1~2滴指示剂。
②取20.00 mL标准溶液放入锥形瓶中。
③用氢氧化钠溶液滴定至终点。
④重复以上操作。
⑤配制250 mL盐酸标准溶液。
⑥根据实验数据计算氢氧化钠的物质的量浓度。
（1）以上各步中，正确的操作顺序是________________________________（填序号），上述②中使用的仪器除锥形瓶外，还需要_____________，使用________作指示剂。
（2）滴定并记录V（NaOH）的初、终读数。数据记录如下表：

滴定次数	1	2	3	4
V（标准溶液）/mL	20.00	20.00	20.00	20.00
V（NaOH）/mL（初读数）	0.10	0.30	0.00	0.20
V（NaOH）/mL（终读数）	20.08	20.30	20.80	20.22
V（NaOH）/mL（消耗）	19.98	20.00	20.80	20.02

某同学在处理数据过程中计算得到平均消耗NaOH溶液的体积为
V(NaOH) = mL =" 20.02" mL
他的计算合理吗？           。理由是                               。
通过仪器测得第4次滴定过程中溶液pH随加入氢氧化钠溶液体积的变化曲线如下图所示，则a        20.02(填“＞”“＜”或“=”）。

（14）铬是一种银白色金属，化学性质稳定，以+2、+3和+6价为常见价态。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃ ，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na₂Cr₂O₇·2H₂O（已知Na₂Cr₂O₇是一种强氧化剂），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知:
①常温下，NaBiO₃不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr³⁺转化为CrO₄^2－
②常温下，Ksp[Cr(OH)₃]=6.3×10^-31
回答下列问题：
（1）工业上常采用热还原法制备金属铬，写出以Cr₂O₃为原料，利用铝 热反应制取金属铬的化学方程式                        。
（2）酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是            。
（3）固体E的主要成分是Na₂SO₄，根据下图分析操作a为              、             。

（4）已知含+6价铬的污水会污染环境。电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，处理该废水常用还原沉淀法，具体流程如下：

①Cr(OH)₃的化学性质与Al(OH)₃相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，是因为                                  ；
②下列溶液中可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液的是       （填选项序号）；

A．FeSO4溶液

B．浓H2SO4

C．酸性KMnO4溶液

D．Na2SO3溶液

③调整溶液的pH=5时，通过列式计算说明溶液中的Cr³⁺是否沉淀完全          ；
④上述流程中，每消耗0.1molNa₂S₂O₃转移0.8mole^-，则加入Na₂S₂O₃溶液时发生反应的离子方程式为                                   。

现有下列仪器或用品：①铁架台（含铁圈、各种铁夹）；②锥形瓶；③滴定管（酸式与碱式）；④烧杯（若干个）；⑤玻璃棒；⑥天平（含砝码）；⑦滤纸；⑧量筒；⑨漏斗。有下列药品：①NaOH固体；②0.1000mol/L的标准NaOH溶液；③未知浓度的盐酸；④Na₂CO₃溶液。试回答以下问题。
（1）做酸碱中和滴定时，还缺少的试剂是          。
（2）小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时，他往两支试管均加入4mL 0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和2mL 0.1mol/L H₂C₂O₄（乙二酸）溶液，振荡，A试管置于热水中， B试管置于冷水中，记录溶液褪色所需的时间。褪色所需时间t_A      t_B（填“>”、“=”或“<”）。
写出该反应的离子方程式                                         。
（3）实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品，小明利用这个反应的原理来测定其含量，具体操作为：
①配制250 mL溶液：准确称量5.000g乙二酸样品，配成250mL溶液。
②滴定：准确量取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.1000 mol·L^-1 KMnO₄溶液装入     （填“酸式”或“碱式”）滴定管，进行滴定操作。
在实验中发现，刚滴下少量KMnO₄溶液时，溶液紫红色并没有马上退去。将锥形瓶摇动一段时间后，紫红色才慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快褪色了，可能原因是                    ；
当                                              ，说明达到滴定终点。
③计算：重复上述操作2次，记录实验数据如下表。则消耗KMnO₄溶液的平均体积为              mL，此样品的纯度为                       。（已知H₂C₂O₄的相对分子质量为90）

序号	滴定前读数	滴定后读数
1	0.00	20.01
2	1.00	20.99
3	0.00	21.10

④误差分析：下列操作会导致测定结果偏高的是                          。
A．未用标准浓度的酸性KMnO₄溶液润洗滴定管
B．滴定前锥形瓶有少量水
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失
D．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视

实验室中有一未知浓度的稀盐酸，某学生测定盐酸的浓度在实验室中进行实验。请完成下列填空：
（1）配制100ml 0.10mol·L^－1NaOH标准溶液，计算需称量      g氢氧化钠固体。
（2）取20.00mL待测盐酸溶液放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示剂，用自己配制的标准液NaOH溶液进行滴定。重复上述滴定操作2～3次，记录数据如下：

① 滴定达到终点的标志是               。
② 根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为           （保留两位有效数字）。
③ 排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的           ，然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。

④ 在上述实验中，下列操作（其他操作正确）会造成测定结果偏高的有：             。

A．滴定终点读数时俯视读数

B．酸式滴定管使用前，水洗后未用待测盐酸溶液润洗

C．锥形瓶水洗后未干燥

D．称量NaOH固体中混有Na2CO3固体

E、配制好的NaOH标准溶液保存不当，部分与空气中的CO₂反应生成了Na₂CO₃
F、碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失

（本题14分）
氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）．氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理。
①氯化铁做净水剂______________________；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板____________________________。
（2）．吸收剂X的化学式为                   ；氧化剂Y的化学式为________________。
（3）．碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）．过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为
2KOH＋Na₂FeO₄→K₂FeO₄＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因_________。
（5）．K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH^+3O₂↑。在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用      （填序号）。

A．H2O	B．稀KOH溶液、异丙醇
C．NH4Cl溶液、异丙醇	D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（6）．可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2-＋CrO₂^-＋2H₂O→CrO₄^2-＋Fe(OH)₃↓＋OH^-
②2CrO₄^2-＋2H^＋→Cr₂O₇^2-＋H₂O
③Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋→2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
现称取1．980 g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤，滤液定容于250 mL容量瓶中。每次取25．00 mL加入稀硫酸酸化，用0．1000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。则上述样品中高铁酸钾的质量分数为            。（答案用小数表示，保留3位小数）

重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下图。涉及的主要反应是6FeO·Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O。

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用                                                 。
（2）反应器①中除发生题中所给反应外，请写出其他两个化学方程式（要求两个反应中反应物均不相同）              ；              。③中调节PH=7-8所得滤渣为         、         。
（3）从平衡角度分析④中酸化的原理                                           ；
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KCl能得到K₂Cr₂O₇晶体的原因是                。
（5）称取重铬酸钾试样2．500g配成250mL溶液，取出25．00mL于碘量瓶中，向其中加入10mL2mol/ LH₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺)，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2—＝2I^—+S₄O₆^2—）
①判断达到滴定终点的依据是                                           ；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40．00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为（设整个过程中其它杂质不参加反应）         （保留2位有效数字）。

(15分)草酸镍晶体(NiC₂O₄·2H₂O)可用于制镍催化剂，硫酸镍晶体(NiSO₄·7H₂O)主要用于电镀工业。某小组用废镍催化剂(成分为Al₂O₃、Ni、Fe、SiO₂、CaO等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如下：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L^-1计算)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3+	1.1	3.2
Fe^2+	5.8	8.8
Al^3+	3.0	5.0
Ni^2+	6.7	9.5

②K_sp(CaF₂)=1.46×10^-10，K_sp(CaC₂O₄)=2.34×10^-9。

（1）“粉碎”的目的是            。
（2）保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间变化如右图。“酸浸”的适宜温度与时间分别为         (填字母)。
a．30℃、30min
b．90℃、150min
c．70℃、120min
d．90℃、120min
（3）证明“沉镍”工序中Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是           。
（4）将“沉镍”工序得到的混合物过滤，所得固体用乙醇洗涤、110 ℃下烘干，得草酸镍晶体。
①用乙醇洗涤的目的是。
②烘干温度不超过110℃的原因是。
（5）由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下：
第1步：取“浸出液”，   ，充分反应后过滤，以除去铁、铝元素；
第2步：向所得滤液中加入适量NH₄F溶液，充分反应后过滤，得“溶液X”；
第3步：   ，充分反应后过滤；
第4步：滤渣用稍过量硫酸充分溶解后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得硫酸镍晶体。
①请补充完整相关实验步骤(可选试剂：H₂SO₄溶液、NaOH溶液、HNO₃溶液、H₂O₂溶液)。
②第2步中加入适量NH₄F溶液的作用是    。

绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

已知：室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
（1）通入硫化氢的作用是：
①除去溶液中的Sn²⁺离子
②除去溶液中的Fe³⁺，其反应的离子方程式为         ；操作II，在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是    。
（2）操作IV的顺序依次为：      、      、过滤、洗涤、干燥。
（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②         。
（4）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：
a.称取一定质量绿矾产品，配制成250.00mL溶液；
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺＋MnO₄^—＋8H⁺=5Fe³⁺＋Mn²⁺＋4H₂O）。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定时，左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视       。
②判断此滴定实验达到终点的方法是        。
③若用上述方法测定的样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有       。

(13分)世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO₂的流程如下：

已知：①NCl₃是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自然爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定。②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题：
（1）电解时，发生反应的化学方程式为                     。
实验室制备气体B的化学方程式为               。
为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl₃的浓度；②                 。
（2）NCl₃与NaClO₂（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO₂，该反应的离子方程式为                                 。
（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；
步骤2：量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30 min。
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－）
①上述步骤3中滴定终点的现象是                             ；
②根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的浓度为   g /L（用含字母的代数式表示）。

亚硝酸钠（NaNO₂）是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量，某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料知道：
①2NO + Na₂O₂ = 2NaNO₂
②2NO₂ + Na₂O₂ = 2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可将NO₂^－氧化为NO₃^－，MnO₄^－还原成Mn²⁺。
Ⅰ.产品制备与检验：用如下装置制备NaNO₂：

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并标出电子转移
的方向和数目                          。
（2）B装置的作用是                              。
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为制备纯净NaNO₂应在B、C装置间增加一个装置，请在框内画出增加的装置图，并标明盛放的试剂。

（4）试设计实验检验装置C中NaNO₂的存在（写出操作、现象和结论）                。
Ⅱ.含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（5）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是        （双项选择）。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗  
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定终了仰视读数                        
D．滴定终了俯视读数
（6）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数                    。
（结果保留4位有效数字）