高中化学物质检验实验方案的设计填空题

在Na⁺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：

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

取该溶液100mL进行如下实验（气体体积在标准状况下测定）：

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	在Ⅱ的滤液中滴加BaC12溶液	无明显现象

试回答下列问题：
（1）实验I能确定一定不存在的阳离子是                                 。
（2）实验I中生成沉淀的离子方程式为                                   。
（3）通过实验I、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，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^-1

（4）判断K⁺是否存在，若存在求其最小浓度，若不存在说明理由                     。

根据下列各组溶解度曲线图,判断分离提纯方法。

（1）根据图1中Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O的溶解度曲线(g/100 g水),由Na₂SO₄溶液得到Na₂SO₄固体的操作为:将溶液升温结晶、      、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是      。
（2）根据图2所示相关物质的溶解度曲线。在实验室中提纯过硫酸钾粗产品的实验具体操作依次为:将过硫酸钾粗产品溶于适量水中,          ,干燥。
（3）根据图1中红矾钠(Na₂Cr₂O₇·2H₂O)和Na₂SO₄的溶解度曲线。从Na₂Cr₂O₇和 Na₂SO₄的混合溶液中提取红矾钠的操作为:先将混合溶液蒸发浓缩,趁热过滤。趁热过滤的目的是          ;然后将滤液      ,从而析出红矾钠。

氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。氯碱工业中制碱的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。学校实验小组精制粗盐水的实验过程如下：

请回答以下问题：
（1）操作a的名称是       ，所用玻璃仪器是                   。
（2）在第Ⅱ步中，加入过量试剂甲后，生成了两种大量的沉淀，则试剂甲为       溶液。
（3）判断加入试剂乙已过量的方法是                                           。
（4）在第Ⅴ步中，加入试剂丁直到溶液无明显变化时，写出此过程的化学方程式        。

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

化合物A[K_xFe(C₂O₄)_y·zH₂O，其中铁元素为+3价]是一种重要的光化学试剂。
（1）制备化合物A的实验流程如下：
 
①上述流程中，检验“过滤”后的固体已洗涤干净的方法是   。
②上述流程“操作X”中加入H₂O₂的目的是   。
（2）测定化合物A的化学式实验步骤如下：
a、准确称取A样品4.91g，干燥脱水至恒重，残留物质的质量为4.37g；
b、将步骤a所得固体溶于水，加入还原铁粉0.28g，恰好完全反应；
c、另取A样品4.91g置于锥形瓶中，加入足量的3 mol/L的H₂SO₄溶液和适量蒸馏水，再加入0.50mol/L的KMnO₄溶液24.0 mL，微热，恰好完全反应：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O
请通过计算填空：
①4.91g A样品中含结晶水的物质的量为   mol。
②A样品中=   。③A的化学式为   。

用湿法制磷酸副产品氟硅酸（H₂SiF₆ ）生产无水氟化氢的工艺如下图所示：

已知：氟硅酸钾（K₂SiF₆）微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于醇。在热水中水解成氟化钾、氟化氢及硅酸。
（1）写出反应器中的化学方程式：
（2）在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有：                           ；
在洗涤氟硅酸钾（K₂SiF₆）时常用酒精洗涤，其目的是：                    ；
（3）该流程中哪些物质可以循环使用：                          (用化学式表达)
（4）氟化氢可以腐蚀刻画玻璃，在刻蚀玻璃过程中也会生成H₂SiF₆ ，试写出该反应方程式：        ；
（5）为了测定无水氟化氢的纯度，取标况下的气体产物2.24L，测得质量为3.1g，并将气体通入含足量的Ca(OH)₂ 溶液中，得到5.85gCaF₂沉淀，则无水氢氟酸质量分数为：       。（保留2位有效数字）通过计算结果，试解释，为什么标况下2.24L产物的质量远远大于2.0g，               。

(13分)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^-。某兴趣小组收集了该地区的雾霾，试样溶液经必要的预处理后，设计并完成了如下的实验：

已知：NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al(OH)₄]^-，根据以上的实验操作与现象，回答下列问题：
（1）气体l的成分可能是       ，进一步确定该气体成分的方法是                     ，
实验室制备该气体的方程式为                      。
（2）写出沉淀2产生气体的离子方程式                   。
（3）经过以上实验可知，该地区雾霾中一定存在的离子有                 。
（4）某同学采用了另外一种实验方法，取少量的试样直接加入硝酸银溶液产生白色沉淀，该同学由此就确定一定含有Cl^-，你认为他的说法是否合理    (填是或否)，其理由是                                    。

室温下，现有A、B、C、D、E、F六种常见化合物，已知它们的阳离子有K⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，阴离子有Cl^-、OH^-、CH₃COO^-、NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-，现将它们分别配成0.1 mol/L的溶液，进行如下实验：（已知：室温下，饱和氢氧化钙溶液浓度约为0.00165 g/mL）
①测得溶液A、C、E呈碱性，且碱性为A > E > C；
②向B溶液中滴加Na₂S溶液，出现难溶于强酸且阴阳离子个数比为1∶2的黑色沉淀；
③向D溶液中滴加Ba（NO₃）₂溶液，无明显现象；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
根据上述实验现象，回答下列问题：
（1）写出下列化合物的化学式：A _____________、B _____________、C _____________。
（2）实验④中白色沉淀变为红褐色对应的化学方程式：_____________________________。
（3）D与E的溶液反应离子方程式是：__________________________________。

（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

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）

榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成。工业上对其进行综合利用的流程如下：

（1）溶液Ⅰ中除了Ca²⁺外，还可能含有的金属阳离子有__________________；
（2）步骤③中NaOH参加反应的离子方程式____________________________，鼓入空气并充分搅拌的目的是(用化学方程式表示)____________________；
（3）在工业生产中，步骤④通入过量CO₂而不加入盐酸的原因是_____________________。

《科学》曾评出10大科技突破，其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一。水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。海洋是化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有广阔的前景。人类把海水淡化，就可以得到大量的饮用水，常规蒸馏法，技术和工艺比较完备，但也存在较大缺陷，大量推广离子交换法和电渗析法。
（1）天然水在净化处理过程中加入明矾做混凝剂，其净水作用的原理是_________(用离子方程式表示)
（2）家庭用水可以用肥皂水检验其硬度，因为               。家用净水器中装有活性炭和阳离子交换树脂(NaR)，用过的阳离子交换树脂放入          中可再生。
（3）电渗析法淡化海水的示意图如图所示，其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。阳极的主要电极反应式是________________。在阴极附近加入无色酚酞，看到的现象是__________________。淡水的出口为________(填“a”“b”或“c”)。

（4）利用海水制得的食盐，制取纯碱的简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱。
①滤出晶体C后，从滤液D中提取氯化铵有两种方法：
方法一、通入氨，冷却、加食盐，过滤；
方法二、不通氨，冷却、加食盐，过滤。
对两种方法的评价正确的是(选填编号)_____________。
a．方法一析出的氯化铵纯度更高          b．方法二析出的氯化铵纯度更高
c．方法一的滤液可直接循环使用          d．方法二的滤液可直接循环使用
②提取的NH₄Cl中含有少量Fe^2＋、SO₄^2―。将产品溶解，加入H₂O₂，加热至沸，再加入BaCl₂溶液，过滤，蒸发结晶，得到工业氯化铵。加热至沸的目的是___________。滤渣的主要成分是_______________、____________________。

某强酸性溶液X中含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe^2＋、Fe³⁺、CO₃^2—、SO₃^2—、SO₄^2—、Cl^—、NO₃^—中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

（1）上述离子中，溶液X中除H^＋外还一定含有的离子是                       ，不能确定的阴离子是             ，若要用实验证明该离子存在，其化学方法是                           ；
（2）写出下列反应的离子方程式：
①中生成气体A：                                                  ，
②生成沉淀I：                                                  。
（3）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H^＋）＝0.06mol，且不能确定含有的离子只有一种。当X溶液中不能确定离子是_________，沉淀C物质的量___________。

某溶液仅含下表中的某些离子，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1 mol/L(此数值忽略水的电离及离子的水解)。

阳离子	K^＋Ag^＋Mg^2^＋Cu^2^＋Al^3^＋NH4^+
阴离子	Cl^－CO3^2- NO3^- SO4^2^－I^－

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ.取该无色溶液5 mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加。
Ⅱ.用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。
Ⅲ.另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。
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________________。
（2）Ⅲ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是________________。
（3）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子有_______，阴离子有______；并据此推测原溶液应该呈______性，原因是________________(用离子方程式说明)。
（4）另取100 mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，此过程中涉及的离子方程式为__________。充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体质量为________g。

过碳酸钠（2Na₂CO₃·3H₂O₂）俗称固体双氧水，是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的制备流程如下：
（注：BC-1、BC-2均为稳定剂，其中BC-1是由异丙醇和三乙醇胺按一定比例混合而成）
（1）结晶过程中加入氯化钠、搅拌，作用是      。
（2）加入BC-2稳定剂与工业纯碱中含有的Fe³⁺ 杂质生成稳定的配合物的目的是   。
（3）洗涤抽滤产品，应选用合适的洗涤试剂是      （填写序号）。

A．饱和氯化钠溶液

B．水

C．异丙醇

D．碳酸钠饱和溶液

（4）工业上常以活性氧的质量分数[ω(活性氧)＝16 n(H₂O₂) / m(样品) ×100﹪]来衡量过碳酸钠产品的优劣，ω≥13﹪为优等品。现将0.2000g某厂家生产的过碳酸钠样品（所含杂质不参与后面的反应）溶于水配成溶液，加入适量稀硫酸酸化，再加入足量KI，摇匀后静置于暗处，充分反应后加入少量淀粉试剂，用0.1000mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定到终点，消耗Na₂S₂O₃溶液33.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃＋I₂=Na₂S₄O₆＋2NaI），通过计算判断样品是否为优等品(写出计算过程)。