高中化学物质检验实验方案的设计试题

(每空3分共计10分）硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知溶液pH=3.7时，Fe³⁺已经沉淀完全；一水合氨电离常数K_b=1.8×10^－5，其饱和溶液中c(OH^－)约为1×10^-3mol·L^-1。请回答：
（1）写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是　　　　　　　　　　　　　　（填以下字母编号）

A．氢氧化钠

B．氧化铝

C．氨水

D．水

（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是　　　　　　；（任写一点）
（4）H中溶质的化学式：　　　　　　　　　　　　；
（5）计算溶液F中c(Mg²⁺)＝　　　　　　　　（25℃时，氢氧化镁的Ksp=5.6×10^-12）

用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是            。
（2）请指出图中明显不合理的是                               。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值     (填“偏大、偏小、无影响”)
（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与
上述实验相比，所放出的热量        (填“大于、小于或等于”)，所求中和热            (填“大于、小于或等于”)简述理由                      。
（5）用相同浓度和体积的氨水(NH₃·H₂O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值
会           ；（填“偏大、偏小、无影响”）。

某无色溶液，由Na⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^－、Fe³⁺、CO₃^2－、SO₄^2－中的若干种组成。取适量该溶液进行如下实验：①加入过量盐酸有气体生成；②在①所得溶液中再加入过量NH₄HCO₃溶液，有气体生成并析出白色沉淀甲；③在②所得溶液中加入过量Ba(OH)₂溶液也有气体生成并产生白色沉淀乙，则原溶液中一定存在的离子是

A．Al^3+、Fe^3+、SO4^2^－	B．Na^+、AlO2^－、CO3^2^－
C．Na^+、Al^3+、CO3^2^－、SO4^2^－	D．Na^+、Ba^2+、AlO2^－

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ =" KCl" + KClO + H₂O（条件：温度较低）
②  6KOH + 3Cl₂ =" 5KCl" + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
③  2Fe(NO₃)₃ + 2KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 6KNO₃ + 3KCl + 5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在             （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                   ；
（3）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因                            ；
（4）与MnO_{2 —} Zn电池类似，K₂FeO_{4 —} Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。
（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是①            ，②               ；
（6）从“反应液II ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是              （写化学式）。

某溶液中可能含有。某兴趣小组为确定该溶液的组成，进行了下列实验：取样，滴加足量氯水，有气泡产生，溶液呈橙色；向橙色溶液中加BaCl₂溶液或淀粉均无明显变化。下列说法正确的是

A．溶液中一定存在Na^+、I^－、CO3^2^－

B．溶液中一定不存在的只有I^－、SO3^2^－

C．只需再进行一个实验，就可完全确定溶液的组成

D．溶液中一定存在Br^－、CO3^2^－，至少存在Na^+、NH4^+中的一种

（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_______。

某强酸性溶液中可能存在Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、Cl^﹣、CO₃^2﹣、SO₄^2﹣、NO₃^﹣中的若干种，现取适量溶液进行如下实验

下列有关判断正确的是
A．原溶液中一定有Fe²⁺、SO₄^2﹣、H⁺、NH₄⁺、Al³⁺
B．原溶液中一定没有Ba²⁺、CO₃^2﹣、NO₃^﹣
C．步骤③中反应的离子方程式为2AlO₂^﹣+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2﹣
D．气体A、B之间肯定不能发生反应

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        。

（1）浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式为___________。
（2）试用下图中所列各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序（按产物气流从左至右的方向）是（填装置的编号）：________→______→_______→_________。

（3）实验室可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是________，B瓶溶液的作用是__________，C瓶溶液的作用是___________。
（4）装置②中所加的固体药品是________，可确证的产物是_________，确定装置②在整套装置中位置的理由是__________。
（5）装置③中所盛溶液是__________，可验证的产物是____________。

2012年3月21 日是第二十届“世界水日”，保护水资源，从我做起！
(1)ClO₂和Cl₂(还原产物都为Cl^－)是生活中常用的消毒剂。当消耗等物质的量的两种物质时，ClO₂的消毒效率是Cl₂的________倍。
(2)某无色废水中可能含有Fe^3＋、Al^3＋、Mg^2＋、Na^＋、NO₃^—、CO₃^2—、SO₄^2—离子中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100 mL，进行了三组实验，其操作和有关现象如下图所示：


请根据上图回答下列问题：
①实验中需配制1.0 mol/L的NaOH溶液100 mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为_________________________________________。
②实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为____________________。
③试确定NO₃^—是否存在？________(填“存在”、“不存在”或“不确定”)，若存在，试计算c(NO₃^—)＝________(若不存在，此问不必作答)。