高中化学物质检验实验方案的设计试题

某固体混合物中，可能含有下列离子中的几种：K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-，将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取三份各100mL该溶液分别进行如下实验：
（1）在一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成；
（2）在另一份溶液中加入足量的NaOH溶液并加热，收集到1．12L气体（标准状况下）；
（3）在第三份溶液中加入足量的BaCl₂溶液有沉淀生成，经称量其质量为6．27g，在该沉淀中加入足量的盐酸，沉淀部分溶解，剩余固体质量为2．33g。
根据上述实验回答下列问题：
①溶液中一定不存在的离子是____________；
②溶液中一定存在的阴离子有________，其物质的量浓度分别为__________；
③推断K⁺是否存在并说理由：_________。

常温下，某溶液A中可能含有NH₄^＋、K^＋、Na^＋、Al^3＋、Fe^2＋、Fe³⁺、CO₃^2—、SO₃^2-、Cl^－、SO₄^2—，现取该溶液进行有关实验，实验结果如下图所示：
     
下列有关说法正确的是

A．溶液中一定有SO4^2^—，可能有K^+、Cl^－

B．溶液中一定不存在的只有Fe^2^＋和CO3^2^—两种离子

C．溶液中一定存在Al^3^＋、Na^+

D．生成的甲、乙两种气体均无色，且均易溶于水

某种盐可表示为[xFeSO₄·y(NH₄)₂SO₄·6H₂O]（其摩尔质量为392g·mol^-1），可用作标定重铬酸钾、高锰酸钾等溶液的标准物质，也可用于冶金、电镀。为测定其组成，进行下列实验：
①取一定质量的上述盐样品，准确配制100mL的溶液X；
②量取20.00mL的溶液X，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤，烘干至恒重，得到白色固体Y 4.660g
③另取20.00mL的X溶液，滴加适量硫酸，用0.1000mol·L^-1的KMnO₄溶液滴定至终点，生成Mn²⁺，消耗KMnO₄溶液20.00mL。
（1）在20.00mL试样溶液中c（SO₄^2-）=             mol·L^-1，n（Fe²⁺）=          mol；
（2）该盐的化学式为               。

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^＋、NH^＋、Ca^2＋、Ba^2＋、Cl^－、CO₃^2―、SO₄^2―，现取三份100 mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生
（2）第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol。
（3）第三份加入足量BaCl₂溶液后，得沉淀6.27 g，经足量盐酸洗涤，剩余沉淀质量为2.33g。
根据上述实验，以下推测正确的是

A．K^＋一定存在，且c(K^＋)≥0.2mol ·L^―1

B．100 mL溶液中含CO3^2― 0.01mol

C．K^＋不一定存在

D．Cl^―一定存在

过滤后的食盐水仍含有可溶性的CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等杂质，通过如下几个实验步骤，可制得纯净的食盐水：①加入稍过量的Na₂CO₃溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl₂ 溶液；④滴入稀盐酸至无气泡产生；⑤过滤。正确的操作顺序是

A．③②①⑤④

B．①②③⑤④

C．②③①④⑤

D．③⑤②①④

某白色固体可能由①NH₄Cl、②AlCl₃、③KCl、④AgNO₃、⑤NaOH中的一种或几种组成，此固体投入水中得到澄清溶液，该溶液可使酚酞呈红色，若向溶液中加稀硝酸到过量，有白色沉淀产生．则对原固体的判断不正确的是

A．肯定存在①

B．至少存在②和⑤

C．无法确定是否有③

D．至少存在①、④、⑤

根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是

已知：MgCl₂·6H₂O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。

A．除去粗盐中杂质（Mg^2+、SO4^2^－、Ca^2+），加入的药品顺序为： NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸

B．在过程②中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2

C．从能量角度来看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将化学能转化为电能的过程

D．从第③步到第④步的目的是为了浓缩富集溴

雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2－、NO₃^－、Cl^－ 。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，设计并完成了如下的实验：

已知：3NO₃^－+ 8Al + 5OH^－+ 2H₂O 3NH₃ + 8AlO₂^－
根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是

A．试样中肯定存在NH4^+、Mg^2+、SO4^2^－和NO3^－

B．试样中一定不含Al^3+

C．试样中可能存在Na^+、Cl^－

D．该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4

在钠离子浓度为0.5mol/L的某澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子。（已知硅酸为不溶于水的胶状沉淀，加热时易分解为两种氧化物）

阳离子	K^+	Ag^+	Ca^2+	Ba^2+
阴离子	NO3^-	CO3^2-	SiO3^2-	SO4^2-

现取该溶液100mL进行如下实验（气体体积均在标准状况下测定）。

序号	实验内容	实验结果
Ⅰ	向该溶液中加入足量稀HCl	产生白色沉淀并放出0.56L气体
Ⅱ	将Ⅰ的反应混合液过滤，对沉淀洗涤、灼烧至恒重，称量所得固体质量	固体质量为2.4g
Ⅲ	将Ⅰ的反应混合液过滤，对沉淀洗涤、灼烧至恒重，称量所得固体质量	无明显现象

 
请回答下列问题。
（1）实验Ⅰ能确定一定不存在的离子是         。
（2）实验Ⅰ中生成气体的离子方程式为                 。
（3）通过实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ必要计算，填写下表中阴离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”）。

阴离子	NO3^-	CO3^2-	SiO3^2-	SO4^2-
c/mol/L

 

下图的实验装置用来分离CO₂和CO 气体并干燥。图中a 为止水夹，b 为分液漏斗的活塞，通过Y 型管和止水夹分别接c.d 两球胆，现装置内的空气已排尽。为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的溶液是

A．饱和NaHCO3溶液、12mol·L^-1盐酸、18.4mol·L^-1H2SO4

B．饱和Na2CO3溶液、2mol·L^-1 H2SO4.、饱和NaOH 溶液

C．饱和NaOH 溶液、2mol·L^-1 H2SO4、18.4mol·L^-1H2SO4

D．18.4mol·L^-1H2SO4、饱和NaOH 溶液、18.4mol·L^-1H2SO4

Na₂O₂可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
（1）某学习小组发现：在盛有Na₂O₂的试管中加入足量水，固体完全溶解，并立即产生大量气泡，当气泡消失后，向其中滴入1～2滴酚酞溶液，溶液变红；将试管轻轻振荡，红色很快褪去；此时再向试管中加入少量MnO₂粉末，又有气泡产生。
①使酚酞溶液变红是因为__________，红色褪去的可能原因是__________________。
②加入MnO₂反应的化学方程式为________________________________________________。
（2）Na₂O₂有强氧化性，H₂具有还原性，有同学猜想Na₂O₂与H₂能反应。为了验证此猜想，该小组同学进行如下实验，实验步骤和现象如下。

步骤1：按上图组装仪器(图中夹持仪器省略)，检查气密性，装入药品。
步骤2：打开K₁、K₂，产生的氢气流经装有Na₂O₂的硬质玻璃管，一段时间后，没有任何现象。
步骤3：检验H₂的纯度后，开始加热，观察到硬质玻璃管内Na₂O₂开始熔化，淡黄色的粉末变成了白色固体，干燥管内硫酸铜未变蓝色。
步骤4：反应后撤去酒精灯，待硬质玻璃管冷却后关闭K₁。
①添加稀盐酸的仪器名称是____________；B装置的作用是________。
②必须检验氢气纯度的原因是__________________________________________________。
③设置装置D的目的是________________________________________________________。
④你得到的结论是____________(若能反应请用化学方程式表示)。

某工厂的工业废水中含有大量的FeSO₄，较多的CuSO₄和少量Na₂SO₄。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。请根据下列流程图，完成回收硫酸亚铁和铜的实验方案。（可供选择的试剂为铁粉、稀H₂SO₄、NaOH溶液等试剂）
（1）操作a的名称为           ，所需要的玻璃仪器为                        ____。
（2）固体E的成分为             ____，加入的试剂④为              __，
发生的化学方程式为                                          。
（3）加入试剂①的目的是                                          ____________。
（4）从溶液D和溶液G中得到FeSO₄.7H₂O晶体的操作为              、冷却结晶 、         、洗涤、干燥。
（5）若废水中硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸钠组成的混合溶液，其中c(Cu^2＋)＝0.1 mol/L，c(Fe^2＋)＝0.4 mol/L，
c(SO₄^2－)＝ 0.6 mol/L，已知氢离子浓度忽略不计，则c(Na^＋)为________。

某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质。

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：__________________________；
（2）写出试剂Y的名称：__________________________；
（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物．可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C成分进行猜想和探究．
①提出合理假设．
假设一：存在两种成分：NaHCO₃和__________；
假设二：存在三种成分：NaHCO₃和___________、_____________；
②设计方案，进行实验．请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）．
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．
步骤2：_________________________	现象：_________________________
步骤3向B试管中滴加过量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液	若溶液变浑浊，结合步骤2中①，则假设1成立，结合步骤2中②，则假设2成立。

（4）已知C中有0.1mol Cl₂参加反应．若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为

某溶液X含有H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种，取该溶液进行实验，实验内容和相关数据（气体体积在标准状况下测定）如下：

（1）通过上述实验过程，一定不存在的离子是________________________。
（2）写出有关离子方程式：步骤①中生成A________________________。
（3）若测得X溶液中c(H⁺)="5" mol·L^-1，则X溶液中_______(填“含”或“不含”)Fe³⁺，c(Fe³⁺)=______mol·L^-1(若填不含，则不需计算)，X溶液中c(C1^-)=____________ mol·L^-1。

某无色透明溶液中可能含有以下离子中的若干种K^＋、Mg^2＋、Al^3＋、Fe^2＋、Ba^2＋、NO₃^－、SO₄^2-、CO₃^2－、I^－和Cl^－，取该溶液进行如下实验：
①溶液滴在pH试纸上，呈红色
②将少许溶液加入铜片和硫酸，有无色气体产生，此气体与空气混合，立即变成红棕色
③取少许溶液滴入BaCl₂溶液，则产生白色沉淀
④取实验③中的澄清溶液，滴入AgNO₃溶液，产生不溶于稀HNO₃的白色沉淀
⑤另取少许溶液，滴入NaOH溶液，有白色沉淀生成，当NaOH过量时，又有部分白色
沉淀溶解。根据以上现象判断原溶液中：

A．②中无色气体中有NO，可能含CO2

B．③中沉淀有BaSO4，可能含BaCO3

C．肯定存在的离子是Al^3^＋、SO4^2^－、NO3^－、Mg^2^＋，肯定不存在的离子是Ba^2^＋、Fe^2^＋、CO3^2^－、I^－，不能确定的离子是K^+、Cl^－

D．②中红棕色气体通入水中发生反应的离子方程式为：3NO2 + H2O = H^++ NO3^－+ 2NO