高中化学物质检验实验方案的设计填空题

硫酸铅广泛应用于制造蓄电池。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时，K_sp(CaSO₄)＝4.9×10^－5，K_sp(PbSO₄)＝1.6×10^－8。
（1）已知步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb²⁺。分别写出PbO、Pb参加反应的离子方程式                             、                                  。
（2）步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是                               。
（3）母液可循环利用于步骤Ⅰ，其溶质主要是            (填一种物质化学式)，若母液中残留的SO₄^2－过多，循环利用时可能出现的问题是                                    。
（4）产品PbSO₄还需用Pb(NO₃)₂溶液多次洗涤，目的是除去                              。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为                                           。

(每空2分，共8分)选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。
A、萃取法  
B、加热分解 
C、重结晶法 
D、分液法 
E、蒸馏法 
F、过滤法
（1）               分离饱和食盐水和沙子的混合物；
（2）              从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾；
（3）            从溴水中提取溴；
（4）              分离四氯化碳（沸点为76．75°C）和甲苯（沸点为110．6°C）的混合物，已知四氯化碳和甲苯互溶。

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂(含有较多的MnO和MnCO₃)样品转化为纯MnO₂的实验，其流程如下：

(1)第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的       (写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是       ＋ClO₃^－＋       =MnO₂↓＋Cl₂↑＋     。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、       、       、       ，已知蒸发得到的固体中有NaClO₃和NaOH，则一定还含有       (写化学式)。
(4)若粗MnO₂样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO₂，并收集到0.224 L CO₂(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要       mol NaClO₃。

某化学实验室产生的废液中含有Fe^3＋、Cu^2＋、Ba^2＋、Cl^－四种离子，现设计下列方案对废液进行处理，以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。

（1）沉淀1中含有的金属单质是         。
（2）氧化时加入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为                          。
（3）下列物质中，可以作为试剂X的是     （填字母）。

A．BaCl2

B．BaCO3

C．NaOH

D．Ba(OH)2

（4）检验沉淀2洗涤是否完全的方法是                                 。
（5）制备氯化铁晶体过程中需保持盐酸过量，其目的是                      。
（6）由过滤2得到的滤液制备BaCl₂的实验操作依次为          、冷却结晶、          、洗涤、干燥。

空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

(1)步骤③的离子方程式：                               。
(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是       。
(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过       (填试剂名称)溶液，以除去氯气。
(4)步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：                                                               。
(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl₂的利用率，理由是                           。
(6)提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：                                          。

实验室用MnO₂、KOH及KClO₃为原料制取高锰酸钾的实验流程如下：

（1）熔融时需用铁坩埚和铁制搅拌棒而不能用玻璃仪器，其原因是                   。
（2）熔融时，MnO₂转化为K₂MnO₄，KClO₃转化为KCl，其反应的化学方程式为                 。
（3）几种物质的溶解度曲线如图所示。

①歧化时，通入CO₂至pH为10～11，K₂MnO₄绿色溶液转化为KMnO₄和MnO₂。其反应的离子方程式为          。
②歧化时不能通入过量CO₂的原因是                。
③通入CO₂后，用玻璃棒蘸取溶液点于滤纸上，观察到              ，证明歧化反应已发生。
④歧化后得到KMnO₄晶体的操作依次为过滤、             、              及干燥。
（4）在此实验流程中可循环使用的物质的化学式为               。

现有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^—、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2—、SO₄^2—。现取3份100 mL该溶液分别进行如下实验：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；
第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到标准状况下20.16 L气体；
第三份加入足量BaCl₂溶液后，经过滤、洗涤、干燥、得到白色沉淀，再将沉淀经足量盐酸洗涤，发现沉淀部分溶解。
根据上述实验，试回答下列问题：
（1）由第一份进行的实验对Cl^－是否存在的判断是       （填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；
（2）由第二份进行的实验得知该混合物中应含有       （填离子符号），其物质的量浓度为       ；
（3）第三份实验中最终得到的沉淀成分为       ；（填化学式）
（4）综合上述实验，你认为以下结论正确的是       。

A．该混合液中一定含NH4^+、CO3^2—、SO4^2—、K^+，可能含Cl^—

B．该混合液中一定含NH4^+、CO3^2—、SO4^2—，可能含K^+、Cl^—

C．该混合液中一定含NH4^+、CO3^2—、SO4^2—，可能含Mg^2+、K^+、Cl^—

D．该混合液中一定含NH4^+、SO4^2—，可能含Mg^2+、K^+、Cl^—

（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)。

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__________________________________。