高中化学物质检验实验方案的设计试题

(15分)某工业废水中仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离及离子的水解），且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L。

阳离子	K^+ Cu^2+   Fe^3+   Al^3+   Fe^2+
阴离子	Cl^-CO3^2-  NO3^-  SO4^2-  SiO3^2-

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）。
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化。
Ⅲ．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，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。
请推断：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是          （写离子符号）。
（2）Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体的的离子方程式是_________________________。
（3）将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为
_______________________________________________________________
（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是          ，阴离子是             。（写离子符号）
（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体质量为               g。
（6）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法，其中正确的是         

选项	污染物	处理措施	方法类别
A	废酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu^2+等重金属离子	加硫酸盐沉降	化学法
C	含复杂有机物的废水	通过微生物代谢	物理法
D	碱性的废水	用CO2来中和	化学法

[2012·江苏卷] 废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收 Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：
 
（2）①铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是______  _____________________(用化学方程式表示)。
②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H₂O₂除去。除去H₂O₂的简便方法____   ___。
（3）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H₂O₂后溶液中Cu^2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu^2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH＝3～4，加入过量的KI，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：
2Cu^2＋＋4I^－===2CuI(白色)↓＋I₂
2S₂O₃^2－＋I₂===2I^－＋S₄O₆^2－
①滴定选用的指示剂为________，滴定终点观察到的现象____________________。
②若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，所测定的Cu^2＋含量将会________(填“偏高”、“偏低”或“ 不变”)。
已知pH>11时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2－。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Fe^2^＋	5.8	8.8
Zn^2^＋	5.9	8.9

实验中可选用的试剂：30% H₂O₂、1.0 mol·L^－1 HNO₃、1.0 mol·L^－1 NaOH。
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：
①____________________________________________________________；
②__________________________________________________________________；
③过滤；
④___________________________________________________________________；
⑤过滤、洗涤、干燥；
⑥900 ℃煅烧。

[2012·泉州第二质检]有一无色溶液，可能含有K⁺、Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^－、SO₄^2－、HCO₃^－、MnO₄^－中的一种或几种。为确定其成分，进行如下实验：①取部分溶液，逐滴滴入NaOH溶液至过量，只观察到白色沉淀先增多后又部分溶解，无其它明显现象；②另取部分溶液，加入HNO₃酸化的Ba(NO₃)₂溶液，无沉淀产生。下列推断正确的是

A．肯定有Al^3+、Mg^2+、Cl^－，可能有K^+

B．肯定有Al^3+、Mg^2+、Cl^－，可能有NH4^+

C．肯定有Al^3+、Mg^2+、HCO3^－，肯定没有MnO4^－

D．肯定有K^+、Al^3+、MnO4^－，可能有HCO3^－

[2012·全国卷]氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。为了提纯氯化钾，先将样品溶于适量水中，充分搅拌后过滤，再将滤液按如图所示步骤进行操作。

回答下列问题：
（1）起始滤液的pH__7(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是____________；
（2）试剂Ⅰ的化学式为______，①中发生反应的离子方程式为___________ ______；
（3）试剂Ⅱ的化学式为______，②中加入试剂Ⅱ的目的是____________ ________；
（4）试剂Ⅲ的名称是________，③中发生反应的离子方程式为_________   ____；
（5）某同学称取提纯的产品0.775 9 g，溶解后定容在100 mL容量瓶中，每次取25.00 mL溶液，用0.100 0 mol·L^－1的硝酸银标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62 mL，该产品的纯度为_________________________________(列式并计算结果)。

．[2012·浙江卷] 水溶液X中只可能溶有K^＋、Mg^2＋、Al^3＋、AlO₂^－、SiO₃^2－、SO₃^2－、CO₃^2－、SO₄^2－中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验：

下列判断正确的是(　　)

A．气体甲一定是纯净物

B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物

C．K^＋、AlO2^－和SiO3^2^－一定存在于溶液X中

D．CO3^2^－和SO4^2^－一定不存在于溶液X中

[2012·临沂一模]某无色溶液中可能含有①Na⁺、②Ba²⁺、③Cl^-、④Br^-、⑤SO₃^2-、⑥SO₄^2-中的若干种，依次进行下列实验，且每步所加试剂均过量，观察到的现象如下：

步骤	操作	现象
（1）	用pH试纸检验	溶液pH大于7
（2）	向溶液中滴加氯水，再加入CCl4振荡，静置	CCl4层呈橙色
（3）	向（2）所得的水溶液中加入 Ba(NO3)2和稀HNO3	有白色沉淀产生
（4）	过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3	有白色沉淀产生

 下列结论正确的是（   ）
A．肯定含有的离子是①④⑤   B．肯定没有的离子是②⑤
C．不能确定的离子是①       D．不能确定的离子是③⑤

(15分) 现有A、B、C、D、E五种强电解质，它们在水中可电离产生下列离子（各种离子不重复）。

阳离子	H^+、Na^+、A1^3+、Ag^+、Ba^2+
阴离子	OH^-、C1^-、CO3^2-、NO3^-、SO4^2-

已知：①A、B两溶液呈碱性；C、D、E溶液呈酸性。
②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生；A溶液与C溶液反应只有气体产生（沉淀包括微溶物，下同）。
③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀；  C只能与D反应产生沉淀。
试回答下列问题：
（1）写出化学式：  B______   C______  D         E        
(2)E溶液中滴加过量氨水的离子方程式______________________________   ；
(3)请简述A中的阳离子的检验方法及实验现象:________________________________
(4) 在100mL0.1mol·L^-1 E溶液中，逐滴加入35mL 2mol·L^-1NaOH溶液，最终得到沉淀物质的量为
              mol

(8分)某待测液中可能含有Ag⁺、Fe³⁺、K⁺、Ba²⁺、NH₄⁺等离子，进行如下实验：
（1）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溶液至使溶液呈碱性，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：待测液中一定含有                     离子；
一定不含有             离子；还有_________________离子不能确定是否存在，要检验这些离子的实验方法是                ，操作是______________________________________________。

有一已磨成粉末的混合物试样，是由下列六种物质中的若干种等量组成﹕
(A) NaCl 　(B) KCl 　(C) CaCl₂　(D) CuSO₄( 无水)　 (E) Na₂SO₄　 (F) Na₂CO₃
为了要确定该粉末试样的成分，某研究性学习小组先查了资料后，研拟了一个检验粉末试样的流程图，并在老师的指导下在化学实验室中进行实验。以下是该小组实验报告的一部份：
实验一：用烧杯取粉末试样约2g，加蒸馏水约100mL，搅拌后形成无色的透明溶液X。
实验二：在溶液X中加了盐酸，观察到在溶液中陆续产生气泡，至溶液不再冒气泡，溶液仍为无色透明（贴上卷标Y）。
实验三：在无色透明的溶液Y中，滴加BaCl₂溶液，即见白色沉淀。
实验四：继续滴加BaCl₂溶液，至白色沉淀不再产生后，过滤分离出白色沉淀，得到透明的无色滤液Z。
实验五：在滤液Z中，滴入AgNO₃溶液，则见白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解。
（1）根据上述实验报告，原粉末中一定没有哪两种物质         ﹖（从(A) -(F)中选两项，填字母）
（2）原粉末中，一定含有哪两种物质       ﹖（从(A) -(F)中选两项）
（3）若只需回答上述（1）（2）的问题，你认为该小组同学不需要做哪两个实
验          
(A) 实验一　 (B) 实验二　 (C) 实验三　 (D) 实验四　 (E) 实验五

为验证木炭可被浓硫酸氧化成二氧化碳，选用下图中的仪器(含所盛物质)组装成套实验装置，回答下列问题。(KMnO₄能吸收SO₂)

(1)在实验进行中，按气流方向从左到右的顺序，导管口的三处连接应该
是    接     ,     接      ，     接        。
(2)试管B,C中各有什么现象，才能表示已检验出二氧化碳?
B中                    ，C中                      。
(3)试管D中能否用饱和NaHCO₃溶液代替酸性KMnO₄溶液?          
说明理由：                                                             
(4)试管E的作用是                                            
(5)写出A中反应的化学方程式：                                 

某混合溶液中可能含有下列离子中的若干种：K^＋、Na^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、SO₄^2－、NO₂^－、CO₃^2－，现取三份20mL该溶液进行如下实验：
⑴第一份加入足量盐酸，无任何气体产生
⑵第二份加入足量NaOH溶液，经搅拌、过滤、洗涤、灼烧，最后得到xg固体
⑶第三份滴加0.10 mol∙L^－l酸性KMnO₄溶液，恰好完全反应，消耗其体积为VmL
⑷另用洁净的铂丝蘸取该混合溶液置于浅色火焰上灼烧，发现火焰呈现黄色
根据上述实验，以下说法正确的是

A．原混合溶液中只存在Na^＋、Fe^3^＋、SO4^2^－，不可能存在K^＋、CO3^2^－

B．由实验⑴可推断原混合溶液中是否含有SO4^2^－

C．由实验⑵、⑶可判定原混合溶液中是否含有Fe^3^＋

D．由实验⑶可判定原混合溶液中存在NO2^－

某溶液中只可能含有下列离子中的几种（不考虑溶液中含的较少的H^＋和OH^－）Na⁺、NH₄⁺、SO₄^2－、CO₃^2－、NO₃^－。取200mL该溶液，分为等体积的二份分别做下列实验。实验1：第一份加入足量的烧碱并加热，产生的气体在标准状况下为224mL。实验2：第二份先加入足量的盐酸，无现象，再加足量的BaCl₂溶液，得固体2.33克。下列说法正确的是（  ）

A．该溶液中可能含有Na^+

B．该溶液中肯定含有NH4^+、SO4^2-、CO3^2-、NO3^-

C．该溶液中一定不含NO3^-

D．该溶液中一定含Na^+，且c(Na^+)≥0.1 mol/L

今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K^＋、Al^3＋、Fe^3＋、Mg^2＋、Ba^2＋、NH、Cl^－、CO、SO，现取两份100 mL溶液进行如下实验：
①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02 mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲。
②在甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02 g。
③第二份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65 g。
根据上述实验回答：
(1)一定不存在的离子是__________________，不能确定是否存在的离子是__________。
(2)试确定溶液中肯定存在的离子及其浓度(可不填满)：
离子符号________，浓度_________________________；
离子符号________，浓度_________________________；
离子符号________，浓度_________________________。
(3)试确定K^＋是否存在________(填“是”或“否”)，判断的理由是_______________。

某科研小组探究工业废Cu粉（杂质含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一种或几种）的组成并制备少量CuSO₄·5H₂O，实现废物综合利用，实验过程如下：
Ⅰ：

(1) 废Cu粉中一定含有的杂质是                               。
(2) 分别写出过程①、②发生反应的离子方程式：
①                                               ；
②                                               。
Ⅱ：

（3）综合过程Ⅰ、II，计算工业废Cu粉中各成分的质量之比是             （不必化简）。
Ⅲ：已知25℃时：

电解质	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶度积（Ksp）	2.2×10^－^20	8.0×10^－^16	4.0×10^－^38
开始沉淀时的pH	5.4	6.5	3.5
完全沉淀时的pH	6.4	9.6	4.0

（4）在Ⅱ中所得蓝色溶液中加入一定量的H₂O₂溶液，调节溶液的pH范围为       ，然后过滤、结晶，可得CuSO₄·5H₂O。
（5）下列与Ⅲ方案相关的叙述中，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Fe²⁺氧化为Fe³⁺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选择的试剂可以是氢氧化铜或氧化铜
D．在pH>4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。
[查阅部分资料]：草酸铵[(NH₄)₂C₂O₄]属于弱电解质；草酸钙（CaC₂O₄）难溶于水；Ca²⁺、A1³⁺、Fe³⁺完全沉淀的pH：Ca(OH)₂：pH≥13；A1(OH)₃：pH≥5.5；Fe(OH)₃：pH≥4.1。
试根据上述过程及信息填空：
（1）步骤②加盐酸的作用是  _________________________________________ ；
（2）写出检验Ca²⁺的离子方程式 ___________________________；
（3）写出沉淀C所含主要物质的化学式  _____________________________；
（4）写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式_____________________________；
（5）步骤⑨的作用是                                      ；
（6）猜测步骤⑩的目的是 _________________________________ ；
（7）已知：2Fe (s)+ 3/2O₂ (g)= Fe₂O₃(s)，△H = — Q₁ kJ·mol^－1
2Al(s) + 3/2O₂ (g)= Al ₂O₃(s)，△H = — Q₂  kJ·mol^－1
则Q₁ ___________Q₂（填“＞”，“＜”或“=”）