高中化学探究沉淀溶解实验题

滴定法是化学上常用的定量分析的方法。滴定的方法有酸碱中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定等。
I．甲化学兴趣小组取20.00mL待测稀盐酸放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞溶液作指示剂，用0.2000 mol·L^－1的标准NaOH溶液进行滴定。重复上述滴定操作3次，并记录数据。
（1）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察________。（填序号）
A．滴定管内液面的变化       B．锥形瓶内溶液颜色的变化
（2）判断滴定终点的现象是：_____________________。
（3）根据下列数据：请计算待测盐酸溶液的浓度为________mol/L。

滴定次数	待测液体积(mL)	标准NaOH溶液读数记录(mL)
滴定前读数	滴定后读数
第一次	20.00	0.40	20.40
第二次	20.00	4.00	24.00
第三次	20.00	2.00	24.10

II．乙化学兴趣小组利用氧化还原反应滴定，测定了某工厂废水中游离态氯的含量。实验如下：
①取水样10.0 ml于锥形瓶中，加入10.0 ml的KI溶液(足量)，滴入指示剂2～3滴。
②将自己配制的0.01mol·L^-1标准Na₂S₂O₃溶液装入滴定管中，调整液面，记下读数。
③将锥形瓶置于滴定管下进行滴定，发生的反应为：I₂+2Na₂S₂O₃="2NaI+" 2Na₂S₄O₆。试回答下列问答：
（1）步骤①发生的化学反应方程式为：_______________；加入的指示剂是_______。
（2）步骤②应使用_________式滴定管。
（3）氯的所测浓度比实际浓度会偏大，造成误差的原因可能是______（填序号）
A 配制标准Na₂S₂O₃溶液定容时，加水超过刻度线
B 锥形瓶水洗后直接装待测水样
C 装标准Na₂S₂O₃溶液的滴定管水洗后没有润洗
D 滴定到达终点时，俯视读出滴定管读数；
E 滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
III．沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂。已知一些银盐的颜色和Ksp（20℃）如下表，测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银溶液进行滴定。

化学式	AgCl	AgBr	AgI	Ag2S	Ag2CrO4
颜色	白色	浅黄色	黄色	黑色	红色
Ksp	2.0×10^-10	5.4×10^-13	8.3×10^-17	2.0×10^-48	2.0×10^-12

（1）滴定时，你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的___________。（填序号）
A.KBr B.KI C.K₂S         D.K₂CrO₄
（2）向BaCl₂溶液中加入AgNO₃和KBr，当两种沉淀共存时，＝__________。

某学习小组欲探究CaSO₄沉淀转化为CaCO₃沉淀的可能性，查得如下资料：(以下数据和实验均指在25℃下测定)

难溶电解质	CaCO3	CaSO4
Ksp	2.8×10^－9	9×10^－6

实验步骤如下：
①往100 mL 0.1 mol·L^－1的CaCl₂溶液中加入100 mL 0.1 mol·L^－1的Na₂SO₄溶液，立即有白色沉淀生成。
②向上述悬浊液中加入足量Na₂CO₃固体，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液．
③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液．
④                                               。
（1）步骤①所得悬浊液中c(Ca^2＋)＝________ mol·L^－1
（2）写出第②步发生反应的离子方程式：________________________________.
（3）请补充第④步操作及发生的现象________________________________________________．
（4）请写出该原理在实际生产生活中的一个应用                                           。

CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂•6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等，还原性Fe^2＋>Cl^－>Co²⁺；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂•6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
回答下列问题：
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                             。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                       ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                        。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为           、             。
（4）“操作1”中包含的基本实验操作，它们依次是         和过滤、减压烘干。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是              ；其使用的最佳pH范围是                 。．

A．2.0～2.5       B．3.0～3.5
C．4.0～4.5        D．5.0～5.5

资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为：，已知它在水溶液中存在如下平衡：

为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K₂S0₄工艺流程如下：

（1）操作①名称是                
（2）用化学平衡移动原理解释:Ca(OH)₂溶液能溶解出杂卤石中K^十的原因：                
（3）除杂质环节，为了除去Ca^2＋，可先加人          溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H₂ S0₄，调节溶液pH至             ；（填“酸性”、“中性”或“碱性”）
（4）操作②的步骤包括（填操作过程）：、                   、过滤、洗涤、干燥；
（5）有人用可溶性碳酸盐为溶浸剂，其浸溶原理可表示为：

则常温下该反应的平衡常数K＝                

钡盐生产中排出大量的钡泥［主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等］，某主要生产BaCO₃的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂晶体及其他副产物，其部分工艺流程如下：

已知：i．Fe（OH）₃和Fe（OH）₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3．2和9．7。
ii．Ba（NO₃）₂在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小。
iii．K_SP（BaSO₄）＝1．1×10^-10，K_SP（BaCO₃）=5．1×10^-9。
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃
溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：                                。
（2）上述流程酸溶时，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：                   。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为            （从下列选项中选择）；废渣2为           （写出化学式）。
① BaCl₂   ②Ba（NO₃）₂   ③BaCO₃   ④Ba（OH）₂
（4）过滤3后的母液应循环到容器            中。（填“a”、“b”或“c”）
（5）称取w g晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为m g，则该Ba（NO₃）₂的纯度为          。

某学生探究AgCl、Ag₂S沉淀转化的原因。

步 骤	现  象
Ⅰ.将NaCl与AgNO3溶液混合	产生白色沉淀
Ⅱ.向所得固液混合物中加Na2S溶液	沉淀变为黑色
Ⅲ.滤出黑色沉淀，加入NaCl溶液	较长时间后，沉淀变为乳白色

（1）Ⅰ中的白色沉淀是         。
（2）Ⅱ中能说明沉淀变黑的的离子方程式是     ，沉淀转化的主要原因是      。
（3）滤出步骤Ⅲ中乳白色沉淀，推测含有AgCl。用浓HNO₃溶解，产生红棕色气体，部分沉淀未溶解，过滤得到滤液X和白色沉淀Y。
ⅰ．向X中滴加Ba（NO₃）₂溶液，产生白色沉淀
ⅱ．向Y滴加KI溶液，产生黄色沉淀
①由ⅰ判断，滤液X中被检出的离子是      。
②由ⅰ、ⅱ可确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀含有AgCl和另一种沉淀______。
（4）该学生通过如下对照实验确认了步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因：在NaCl存在下，氧气将Ⅲ中黑色沉淀氧化。

现 象	B：一段时间后，出现乳白色沉淀
C：一段时间后，无明显变化

①A中产生的气体是_________。
②C中盛放的物质W是_________。
③该同学认为B中产生沉淀的反应如下（请补充完整）：
2Ag₂S +      +    + 2H₂O  4AgCl +   + 4NaOH
④B中NaCl的作用是_______。

从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取两种工艺的流程如下：

请回答下列问题：
（1）流程甲加入盐酸后生成Al³⁺的方程式为____________________________．
（2）流程乙加入烧碱后生成SiO₃^2—的离子方程式为______________________．
（3）验证滤液B含Fe³⁺，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。
（4）滤液E、K中溶质的主要成份是_________（填化学式），写出该溶液的一种用途__________
（5）已知298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数K_SP=5．6×10^—12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得PH=13．00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg²⁺）=__________________．

高纯度镍是许多有机反应的催化剂。某化学课题组拟以电镀废液（含有NiSO₄、CuSO₄和FeSO₄）为原料，设计提取高纯镍的简单工艺如下（阴离子省略）：

难溶电解质	NiS	CuS	Cu(OH)2	Ni(OH)2	Fe(OH)3
Ksp或沉淀完全的pH	1.1×10^－21	1.3×10^－36	pH=9	pH=9.5	pH=3.7

注：Ni(OH)₂开始沉淀时的pH=7。
（1）加入新制氯水所发生反应的离子方程式为                 。
（2）加入NiCO₃的目的是                 。
（3）在实验室中灼烧所使用的仪器有                 。
（4）由氧化镍制备高纯度镍，有两种方案：
方案1：氧化镍溶于稀硫酸，加入足量锌粉，过滤、洗涤、干燥。
方案2：锌与稀硫酸反应产生氢气，氢气还原氧化镍。
制备等质量的镍粉，从消耗原料量、产品纯度、实验安全等角度评价两种方案的优点。
方案1：                                   。
方案2：                                   。
（5）方案2所用的氢气可以选用下列装置中的           来制取（填写字母，下同），收集氢气可选用装置               。

（6）若将D装置和E装置相连制取并收集干燥纯净的X气体，则X气体可以是下列气体中的                     。装置D中导管a的作用是          。
a．CO₂       b．Cl₂        c．NO      d．SO₂

(12分) ZrO₂常用作陶瓷材料，可由锆英砂（主要成分为ZrSiO₄，也可表示为ZrO₂·SiO₂，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等杂质）通过如下方法制取。
已知：①ZrO₂能与烧碱反应生成可溶于水的Na₂ZrO₃，Na₂ZrO₃与酸反应生成ZrO²⁺。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子	Fe^3+	Al^3+	ZrO^2+
开始沉淀时pH	1.9	3.3	6.2
沉淀完全时pH	3.2	5.2	8.0

（1）熔融时ZrSiO₄发生反应的化学方程式为     ，滤渣I的化学式为     。
（2）为使滤液I的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pH=a，则a的范围是     ；继续加氨水至pH=b时，所发生反应的离子方程式为     。
（3）向过滤III所得滤液中加入CaCO₃粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为     。
（4）为得到纯净的ZrO₂，Zr(OH)₄需要洗涤，检验Zr(OH)₄是否洗涤干净的方法是     。

(14分)BaCl₂·xH₂O是用途广泛的基础化工产品。我国目前主要是用盐酸和硫化钡(含少量Mg^2＋、Fe^3＋等)反应生产BaCl₂·xH₂O，工艺流程如图所示。请回答：

已知：室温时K_sp[Mg(OH)₂ ]=1.8×10^－11，K_sp[Fe(OH)₃ ]=4.0×10^－38
（1）反应I中生成的H₂S用足量氨水吸收，一定条件下向所得溶液中通人空气，又可得到单质硫并使吸收液再生，再生反应的化学方程式为_________。
（2）所得氯化钡粗液中含硫化合物(H₂S、HS^－等)影响产品质量，可鼓人预热后的空气吹出，预热空气的目的是_________；沉淀A的主要成分是_________。
（3）热空气吹除时会有部分HS^－转变为S₂O₃^2－，使产品仍不能达到纯度要求，可再行酸化脱硫，酸化脱硫时的离子方程式为_________。
（4）室温时，为使Mg^2＋、Fe^3＋完全沉淀(当溶液中离子浓度小于1×l0^－5mol时认为该离子完全沉淀)，应将溶液的pH调至_________(只列算式)以上。
（5）实验室测定产品中x的步骤如下：
①准确称取12.23 g BaCl₂·xH₂O样品，加入l00 mL稀盐酸加热溶解；
②边搅拌，边逐滴加入0.lmolH₂SO₄溶液，待BaSO₄完全沉淀，过滤，沉降后洗涤沉淀2—3次；
③将沉淀充分干燥后称量，质量为11.65 g，检验BaSO₄沉淀是否洗涤干净的方法是_______；经计算x的数值为_________。

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。
（2）反应II中加入NaHCO₃调节体系的pH在____范围内。
（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________ 。
（4）反应III中通入氧气可减少NaNO₂的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO₂)=____mol。
（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。
（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)²⁺离子可发生水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。

(16分)为检验溶液中是否含有Cl^-，某同学采用向溶液中先加HNO₃，再加AgNO₃，溶液的实验方案，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-。对此结论，有人提出了质疑，设计了如下探究性实验。
实验一：向Na₂SO₄溶液中滴加AgNO₃溶液

编号	Na2SO4溶液	AgNO3溶液	现象
体积/mL	浓度／(mol·L^-1)	体积/滴	浓度／(mol·L^-1)
①	1	l	3	2	出现大量白色沉淀
②	1	1	3	0.5	出现少量白色沉淀
③	1	1	3	0.1	有些许浑浊
④	1	1	3	0.0l	无明显变化

（1）实验一中产生沉淀的离子方程式为         。
（2）学生设计了如下表格，对实验一内容进行理论计算，请帮他完成表格。(表中不要留空格)。
[25℃时Ksp(Ag₂SO₄)=1．2×10^-5，Ksp(AgCl)=1．8×10^-10]

编号	AgNO3浓度／(mol·L^-1)	稀释后Ag^+浓度／(mol·L^-1)	混合液中SO4^2-的最小理论检出浓度／(mol·L^-1)
①	2	0.2	0.0003
②	0.5		0.0048
③	0.1	0.0l	0.12
④		0.001

若向l mL某溶液中加入3滴0．1 mol／L AgNO₃溶液，分析上面数据，判断下列说法正确的是       (填字母序号)。
A．混合液中c(SO₄^2-)=0．1 mol／L时不会产生Ag₂SO₄沉淀
B．混合液中c(SO₄^2-)="1" mol／L时不会产生Ag₂SO₄沉淀
C．无论SO₄^2-浓度大小都会产生Ag₂SO₄沉淀
D．若使用0．01 mol／L AgNO₃溶液，可基本排除SO₄^2-对Cl^-检验构成的干扰
（3）将实验一中编号③中的理论计算结果与现象对照，发现理论上大部分Ag⁺应该形成沉淀，这与“有些许浑浊”的现象相矛盾。为探究真相，在实验一的基础上继续设计了以下实验。
实验二：

编号	AgNO3溶液 浓度／(mol·L^-1)	现象	向沉淀中滴加硝酸后的现象
①	2	出现大量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀大量溶解；改加浓硝酸，沉淀较快消失
②	0.5	出现少量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀基本消失

对于Ag₂SO₄溶于硝酸的原因提出了如下假设，请完成假设一。(已知：H₂SO₄===H⁺+HSO₄^-、
HSO₄^-H⁺+SO₄^2-；假设二可能的原因是NO₃^-与Ag⁺形成配位化合物)
假设一：                                 。
假设二：NO₃^-对Ag₂SO₄溶解起作用。
（4）从下列限选试剂中选择适当试剂并设计实验方案，分别验证假设一和假设二是否成立。请写出实验步骤和结论               (限选试剂：Ag₂SO₄固体、浓HNO₃、NaNO₃饱和溶液、CaSO₄固体)。
（5）通过（4）的实验，若证实假设一成立，请用平衡理论解释Ag₂SO₄溶解的原因               。

某科研小组设计出利用工业废酸(10%H₂SO₄)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

已知：298K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2^＋	6．34	9．7
Fe^3^＋	1．48	3．2
Zn^2^＋	6．2	8．0

请回答下列问题：
（1）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，这是由于相同温度下：K_sp(CuS)         K_sp(ZnS)（选填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）你认为在除铁过程中选用下列物质中的     （填序号）作为试剂甲是比较合适的。
A．KMnO₄          B．HNO₃          C．H₂O₂              D．Cl₂
（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在         范围之间。
（4）请写出加甲物质后，加入氨水控制调节溶液的pH下生成Fe(OH)₃反应的离子方程式             。
（5）298K时，残留在乙溶液中的c(Fe^3＋)在 __           mol/L以下。Fe(OH)₃的K_SP= 2.70×10^-39
（6）乙的溶液可直接用作氮肥，则乙的化学式是           。
（7）请写出“沉淀Zn²⁺”步骤中发生反应的化学方程式                         。

【改编】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：
（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，下图表示的过滤操作中的一处错误是_______；过滤后的沉淀需要洗涤，则实验室进行沉淀洗涤的操作是                 。

（2）用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，检验滤液中不存在Fe^3＋的实验操作是_____________。
（3）已知K_sp(CuS)＝8.4×10^－45，K_sp(NiS)＝1.4×10^－24；在除铜镍的过程中，当Ni^2＋恰好完全沉淀 (此时溶液中c(Ni^2＋)＝1.0×10^－5mol/L)，溶液中Cu^2＋的浓度是      mol/L。
（4）工业上采用电解K₂MnO₄水溶液的方法来生产KMnO₄，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阴极的电极反应式                                   。
（5）下列各组试剂中，不能准确测定一定体积燃煤尾气中SO₂含量的是__________。(填编号)
a.NaOH溶液、酚酞试液            b.稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液
c.碘水、淀粉溶液                 d.氨水、酚酞试液
（6）除杂后得到的MnSO₄溶液可以通过             (填操作名称)。高锰酸钾与硫酸锰反应制备MnO₂的离子方程式为_____________。

(14分)铝热反应是铝的一个重要性质。某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁在如图实验装置进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。

（1）取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图装置滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积。试回答下列问题：

①该实验的实验目的是：测量样品中    的百分含量(填物质名称)。
②量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成，该仪器的名称为             。
③量气管在读数时调节左右管液面相平之前的步骤是________ _。
④装置中使用带平衡管的滴液漏斗代替普通分液漏斗，除了可以平衡压强让液体顺利滴入锥形瓶之外还可以起到降低实验误差的作用。如果装置使用分液漏斗，测量出的该物质百分含量将会     (填“偏大”或“偏小”)。
（2）另称取“铁块”样品溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色。为测定该实验所得 “铁块”的成分，实验流程如图所示。

几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

	Fe^2^＋	Fe^3^＋	Al^3^＋	Mg^2^＋
开始沉淀时的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全时的pH	9.0	4.0	5	11

①试剂A应选择    ，试剂B应选择   。(填序号)
A．稀盐酸 
B．氧化铁 
C．H₂O₂溶液 
D．氨水 
E．MgCO₃固体
②灼烧完全的标志是                          。
③若最终红色粉未M的质量为12.0 g，则该“铁块”中铁的百分含量是          。