高中化学物质检验实验方案的设计填空题

(8分)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。其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL）， 它的物质的量浓度是　　　____mol/L。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是    （填编号）．

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使副产物KClO3转化为KclO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还得到副产品KNO₃、KCl，写出③中反应的离子方程式：                                               。
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气
体单质，请写出该反应的离子方程式：                                。

(14分)某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是              
（2）“酸浸”时所加入的酸是                     (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为              
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是              
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是              (写出一点即可)。
（6）NiS0₄·7H₂0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为       。

(14分)
LiPF₆是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl₅为原料，低温反应制备LiPF₆，其流程如下：

已知：HCl的沸点是－85.0 ℃，HF的沸点是19.5 ℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是                 、                     。反应设备不能用玻璃材质的原因是               (用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的         溶液冲洗。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF₅极易水解，其产物为两种酸，写出PF₅水解的化学方程式：                                                  。
（3）第④步分离采用的方法是                                 ；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是                                          。
（4）LiPF₆产品中通常混有少量LiF。取样品wg。测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF₆的物质的量为                 mol(用含有w、n的代数式表示)。

某强酸性溶液X含有Ba²⁺、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，实验内容如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是___________；
（2）写出有关离子方程式：
步骤①中生成A：____________；步骤②生成沉淀I：__________。
（3）假设测定A、F、I均为0.01 mol，10 mL X溶液中n（H⁺）＝0.04 mol，而沉淀C物质的量0.07 mol，能说明该溶液不能确定的阴离子存在的理由是___________________。

二氧化钛（TiO₂）又称钛白，工业上利用钛铁矿（主要成分FeTiO₃，其中铁为正二价）为原料，采用硫酸法制得，其工艺流程如下图所示

请回答：
（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，其反应的化学方程式为：
FeTiO₃+ 2H₂SO₄=(    )TiOSO₄+(          )+(            )；
（2）为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为     ，需过量的原因是  。
（3）操作1是                                    。
（4）进行操作1时需将滤液1在70-75℃，压力8000Pa的条件下真空蒸发器中进行，其原因是为了防止      ，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂·nH₂O），请写出该水解反应的化学方程式                      。

(15分)某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图示实验：

查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。请回答以下问题：
（1）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、    、    、    ；
（2）操作④的试管加入③中所得黑色滤渣，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定黑色固体为                  。
（3）操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测滤渣中还存在的物质为             。
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH₄Cl和ZnCl₂，
下面是他做完实验后所写的实验报告，请你写出其空白处的内容：

实验目的	操作	实验现象	结论
1、检验Cl^—	取少许滤液于试管中，     ,	,	含有Cl^—
2、检验NH4^+	取少许滤液于试管中，     ,	,	含有NH4^+
3、检验Zn^2+	取少许滤液于试管中，加入 稀氨水	先产生白色沉淀，继续加入氨水，沉淀又溶解	含有Zn^2+

（5）根据以上的实验报告，关于滤液的成分，你的结论是：   。通过一定的操作从滤液中得到固体溶质， 若要将所得固体溶质中的物质加以分离，可用      法。

（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

某强酸性溶液X可能含有Ba^2＋、Al^3＋、NH、Fe^2＋、Fe^3＋、CO、SO、SO、Cl^－、NO中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是______，不能确定是否含有的离子（M）是______，若要确定该M（若不止一种，可任选一种）在溶液X中不存在，最可靠的化学方法是______．
（2）写出反应②的离子方程式：______．
（3）通常可以利用KClO在一定条件下氧化G来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K₂FeO₄．请写出制备过程中的离子方程式______．
（4）假设测定A、F、I均为0．1mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0．4mol，当沉淀C物质的量大于0．7mol时，溶液X中还一定含有______．

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)。

某无色溶液中含有K⁺、Cl^-、OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-，为检验溶液中所含的各种阴离子，限用的试剂有：盐酸、硝酸、硝酸银溶液、硝酸钡溶液、溴水和酚酞试液。检验其中OH^-的实验方法从略，检验其他阴离子的过程如下图所示。

请回答下列问题：
（1）白色沉淀A与试剂②反应的离子方程式是__________________________________。
（2）无色溶液C中加入试剂③的主要目的是____________________________________。
（3）试验中若只加试剂③而不加试剂②，对实验的影响是_______________________。
（4）气体E通入试剂④发生反应的离子方程式是__________________________________。