高中化学物质检验实验方案的设计试题

某混合物的水溶液中可能含有以下离子中的若干种：Na^＋、Al^3＋、Fe^3＋、Mg^2＋、Ba^2＋、NH₄^＋、Cl^－、SO₄^2－，现分别取100 mL的两份溶液进行如下实验。
①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.03 mol气体，无沉淀生成，同时得到溶液甲。
②向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02 g固体。
③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，过滤后的沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到23.3g固体，向滤液中加入AgNO₃溶液又有白色沉淀产生。下列有关叙述正确的是

A．由①可知原溶液存在离子为NH4^＋，其浓度为0.03mol/L

B．原溶液肯定没有Fe^3^＋、Mg^2^＋，一定含有Na^＋

C．n(NH4^＋)：n(Al^3^＋)：n(SO4^2^－)＝3：1：10

D．原溶液一定存在Cl^－

Ⅰ．某废水中可能含有下列离子中的若干种：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-。现进行如下实验：
a．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化
b．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色
c．向b中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成
d．向b中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褪色沉淀生成，过滤，在所得溶液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成
（已知Cu²⁺与过量浓氨水反应生成四氨合铜离子）请回答下列问题：
（1）该废水一定含有的离子是_____________；
（2）实验b中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是________________；
（3）过滤除去d中的蓝色沉淀，调整溶液的pH为10.7左右时，加入铝粉，反应产生氨气和氮气的体积比为1:4，其离子方程式为Al+NO₃^-+OH^-AlO₂^-+NH₃+N₂+H₂O（未配平）。若除去0.2molNO₃^-，消耗铝___g。
Ⅱ．某混合液中，可能大量含有的离子如下表：

阳离子	H^+、K^+、Al^3+、NH4^+、Mg^2+
阴离子	Cl^-、Br^-、OH^-、CO3^2-、AlO2^-

为探究其成分，某同学将Na₂O₂逐渐加入到上述混合溶液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na₂O₂的物质的量的关系分别如图所示:

（1）该溶液中一定含有的阳离子是_____________，溶液中一定不存在的阴离子是________。
（2）请写出沉淀减少的离子方程式________________________。

某粗盐主要成分为氯化钠，杂质为不溶性泥沙和可溶性的MgCl₂、CaCl₂和Na₂SO₄。某校化学兴趣小组欲探究食盐的精制过程，以该粗盐为原料，设计方案流程如下：

试回答下列问题：
（1）在第①步和第⑤步中都要用到玻璃棒，它们的主要作用分别是          、            。   
（2）第②步操作的目的是除去粗盐中的               (填化学式，下同)，第⑥步操作的目的是除去滤液中的               、              。
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO₄、Mg(OH)₂、CaCO₃、       。
（4）在第③步操作中，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，理由是                 。
（5）写出第②、③步涉及的两个化学反应的离子方程式：                、             。

实验室用粗锌(含铅等杂质)与过量的稀硫酸反应制氢气的废液制备硫酸锌晶体，其流程如下：
 
已知ZnSO₄的溶解度如下表所示：

温度/℃	0	10	20	30	40	60	80	100
溶解度/g	41.6	47.5	53.8	61.3	70.5	75.4	71.1	60.5

（1）实验过程中多次用到如右图所示的过滤装置，仪器a的名称为                    。
（2）滤渣Ⅰ的主要成分为                    。X的化学式为                    。
（3）溶解过程中加入的稀硫酸的作用是                     。
（4）结晶的操作为              。
（5）用酒精进行洗涤的原因是             。

某工厂的废液经测定其主要含有乙醇，此外还有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。以上各物质的沸点如下：

物质	丙酮	乙酸乙酯	乙醇	乙酸
沸点／℃	56.2	77.06	78	117.9

现拟通过下列步骤回收乙醇和乙酸：
①向废液中加入甲溶液；②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热；③收集温度在70℃~85℃之间的馏出物；④排出蒸馏器中的残液，冷却后向其中加入乙溶液(过量)，然后再放入蒸馏器中进行蒸馏，收集馏出物.
可选用试剂:A. 烧碱溶液    B. 浓硫酸     C.饱和食盐水    D. 浓盐酸
请回答下列问题：
(l)乙醇的沸点比丙酮沸点高的主要原因是                  
（2）加入甲溶液是_________,(填A B C D序号)，涉及到的反应方程式:
（3）在70℃~85℃时馏出物的主要成分为________________________。
（4）在步骤④中加入过量的乙溶液是_________。(填A B C D序号),
（5）最后蒸馏的温度控制在____________。
（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：__________(填标号)

如果蒸馏前忘记加沸石，液体温度已接近沸点时，应该如何处理？___________________

工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，Fe₂O₃等）提取Al₂O₃做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如下图所示：
（已知：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华）

（1）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是               ．
（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．气泡的主要成分除Cl₂外还含有         ，固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在              ．
（3）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，则铝和氧化铁反应的化学方程式为                 ．
（4）向滤液中通入过量CO₂所发生反应的离子方程式为                                ．
（5）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl₄^﹣形式存在，则阳极的电极反应式为                            ．

欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO₃的质量分数可采用以下四种方法。
方法一：

方法二：

方法三：

方法四：不使用化学试剂，使用实验室常用仪器
按要求回答下列问题：
（1）方法一：加入足量的试剂A         （填写A的化学式）可将HCO₃^— 离子转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、       、洗涤和干燥（烘干）；
（2）方法二：在操作1中所用到的玻璃仪器中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的用到的是              ，在操作2中应选择甲基橙指示剂．
（3）在方法二中计算该样品中NaHCO₃的质量分数为             [用流程图中的数据m、V(HCl) 填写有关的表达式]；
（4）在方法三中：根据所用的实验装置，除了称量试样质量外，还需测定的实验数据是                         ；
（5）仔细分析方法三中的实验装置，若由此测得的数据来计算实验结果，则有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是                 ，偏低的原因可能是            （均文字简述）；
（6）方法四的实验原理是：                            （用化学方程式表示）。

为了达到下列表格中的实验要求，请从供选择的化学试剂及实验方法中选出合适的，将其标号填入对应的空格中。

实 验 要 求	试剂及方法
除去Na2CO3固体中少量NaHCO3
除去铁中少量铝
除去铜中少量铁
FeCl3溶液中混有少量FeCl2
证明NH4Cl溶液呈酸性

供选择的化学试剂及实验方法：
A．将溶液滴在pH试纸上
B．加入稀盐酸
C．加热
D．加入氢氧化钠溶液
E．通入氯气

某待测液中可能含有Ag⁺、Fe³⁺、K⁺、Ba²⁺、NH₄⁺等离子，进行如下实验：
①向该待测液中加入过量的稀盐酸，有白色沉淀生成。
②过滤，在滤液中加入过量的稀硫酸，又有白色沉淀生成。
③过滤，取少量滤液，滴入2滴KSCN溶液，没有明显的现象出现。
④另取少量步骤③中的滤液，加入NaOH溶液至溶液呈碱性，加热，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。
根据实验现象回答：
（1）待测液中一定含有              离子，一定不含有          离子。
（2）还有一种离子无法确定是否存在，检验该离子实验方法的名称是        观察到的现象是          。

（1）滑石一种硅酸盐矿物，其化学式为Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂，用氧化物的形式表示为           。
（2）除去下列物质中所含杂质（括号内为杂质），写出除去杂质的试剂。
①Fe₂O₃(Al₂O₃)              ②NO(NO₂)             
③Cl₂ (HCl)                ④FeCl₃ (FeCl₂)            
（3）用铝箔包裹0.1mol金属钠，用针扎若干小孔，放入水中，完全反应后，用排水取气法收集到标准状况下气体的体积是_________（填字母序号）
a．1.12L          b．＞1.12L          c．＜1.12L

以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg(OH) 2	Cu(OH) 2	Fe(OH) 2	Fe(OH) 3
溶解度/g	9×10^－4	1.7×10^－6	1.5×10^－4	3.0×10^－9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子，例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe^3＋，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe^3＋，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe^2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe^2＋氧化成Fe^3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结晶即可．
请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe^3＋、Fe^2＋都被转化为____________(填化学式)而除去．
（2）①中加入的试剂应该选择________为宜，其原因是_________________．
（3）②中除去Fe^3＋所发生的总反应的离子方程式为_____________________．
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是________(填字母)．
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe^2＋氧化为Fe^3＋的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C．调节溶液pH＝4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu^2＋可以大量存在于pH＝4的溶液中
E．在pH＞4的溶液中Fe^3＋一定不能大量存在

某地煤矸石经预处理后含SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃，一种综合利用煤矸石制取绿矾(FeSO₄·7H₂O)的工艺流程如下图所示。

（1）过滤操作需要用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒还有_____________。
（2）写出所选试剂X、Y的化学式：X_______________，Y_____________。
（3）滤液B中含的阴离子有_____________(写离子符号)。
（4）滤渣SiO₂可制取木材防火剂，该防火剂的化学式为______________。
（5）由溶液D转化为溶液E的离子方程式为：______________。
（6）根据图中数据，计算出原40g煤矸石中Fe₂O₃的质量分数为_____________。（假设适量均为恰好反应）

现有一包白色粉末，其中可能含有Ba(NO₃)₂、CaCl₂、K₂CO₃、Na₂SO₄现做以下实验：
①将部分粉末加入水中，振荡，有白色沉淀产生：
②向①的悬浊液中加入过量稀盐酸，白色沉淀部分溶解，并有气泡放出：
③取少量②的上层清液滴入硝酸银溶液，有白色沉淀生成。
根据上述实验现象，回答下列问题：
（1）判断原白色粉末中肯定含有，                ，可能含有                 。
（2）写出上述实验中一定发生的有关反应的离子反应方程式：                            。

Ⅰ．现有Al³⁺、NH₄⁺、CO₃^2—、HCO₃^— 等离子，回答下例问题：
①在强酸性条件下能够存在的离子是                   ；
②在强碱性条件下能够存在的离子是                    ；
③在强酸性和强碱性条件下都不能存在的离子是            。
Ⅱ．由Na⁺、NH₄⁺、 Ba²⁺、 Cu²⁺、 OH^—、 Fe³⁺、 SO₄^2—、 Cl^— 等八种离子中的六种两两组成的A、B、C三种化合物(它们不含有共同离子，已知NH₄⁺与OH^— 反应有碱性气体生成)。
A．A、B、C均易溶于水，形成无色溶液；
B．将A、B、C三种物质的溶液相互作用时，发现A与B混合后产生有刺激性气味的气体，此气体使湿润红色石蕊试纸变蓝，B与C混合产生白色沉淀，则：
①A、B、C的化学式为：
A、                                       ；
B、                                       ；
C、                                       。
②B+C反应的离子方程式为：                                          。

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。现有一红色粉末可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，设计合理的实验探究样品中Fe₂O₃、Cu₂O的存在。
查阅数据知：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO。
请完成以下实验探究过程：
（一）提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃；
假设2：红色粉末是__________________；
假设3：红色粉末是___________________。
(二)设计实验方案
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是_________________________。
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？______________。简述你的理由________________________。
（3）若固体粉末完全溶解，向所得溶液中滴加KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是_______________。写出实验过程中发生反应的离子方程式________________、_______________、__________________。
（4）若经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b＞a)，则混合物中Cu₂O的质量分数为_______。