高中化学物质检验实验方案的设计填空题

在Na⁺浓度为0.9mol/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1.12L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3.6g
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                                。

硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如图下：

（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是____________________________________。
（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
□Fe（OH）₂＋□______＋□______=□Fe（OH）₃＋□Cl^－
（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是________________。
（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为___。

	Mg（OH）2	Zn（OH）2	MgCO3	CaCO3
开始沉 淀的pH	10.4	6.4
沉淀完全 的pH	12.4	8.0
开始溶 解的pH		10.5
Ksp	5.6×10^－12		6.8×10^－6	2.8×10^－9

 
（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________（选填序号）。
a．大理石粉      b．石灰乳       c．纯碱溶液     d．烧碱溶液
（6）“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃的质量分数不低于________。

（1）自然界Cr主要以+3价和+6价存在。+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬。完成并配平下列离子方程式：
__Cr₂O₇^2－+__SO₃^2－+__=__Cr³⁺+__SO₄^2－+ __H₂O
（2）为测定NiSO₄·xH₂O晶体中x的值，称取26．3 g晶体加热至完全失去结晶水，剩余固体15．5 g，列式计算x的值等于                 。
（3）某无色废水中可能含有H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关图象如图所示：

请回答下列问题：
①实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为
②实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为
③根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的离子有：             ．
④分析图象，在原溶液中c（NH₄⁺）与c（Al³⁺）的比值为                 试确定NO₃^-是否存在？        （填“存在”、“不存在”或“不确定”），若存在，试计算c（NO₃^-）=           （若不存在，此问不必作答）．

利用制取硫酸产生的矿渣（主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Al₂O₃及SiO₂等）制备高纯氧化铁（α-Fe₂O₃）的工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程中Fe₃O₄发生反应的离子方程式为______________________________。为提高“酸浸”中铁元素的浸出率，除了采用合适的液固比和循环浸取外，适宜的条件还有____________________、____________________。（任举两例）
（2）调节pH至5.5的目的是______________________________________。
（3）滤液②中加入NH₄HCO₃时需要控制反应温度不能过高，原因是__________________________________________________。（答一点即可）
（4）在空气中煅烧FeCO₃制备高纯氧化铁的化学方程式为_______________________________________________________。

(6分)某透明澄清溶液可能含有Na⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、CO₃^2－、SO₃^2－、SO₄^2－、Cl^－、I^－等离子中的几种，为鉴别这些离子，分别取三份少量溶液，按照以下顺序进行三个实验：
实验①：加CCl₄，再滴加少量氯水，振荡后，CCl₄层变为紫色；
实验②：加盐酸后，生成无色无味气体，该气体能使饱和石灰水溶液变浑浊；
实验③：加BaCl₂溶液产生白色沉淀，过滤出沉淀，在沉淀中加入足量盐酸，沉淀不能完全溶解。
（1）分析上述3个实验，用离子符号写出每一个实验得出的结论，可不必完全填满。
实验①：含有                  ；不含                                 ；
实验②：含有                    ；不含                                 ；
实验③：含有                   ；不含                   ；(可不必完全填满)
（2）通过上述实验，不能确定是否存在的离子是        。

二氧化铈(CeO₂)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除________(填离子符号)，检验该离子是否洗净的方法是___________________________________________________。
(2)第②步反应的离子方程式是__________________________________，滤渣B的主要成分是________。
(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP________(填“能”或“不能”)与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等。
(4)取上述流程中得到的Ce(OH)₄产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L^－1 FeSO₄标准溶液滴定终点(铈被还原为Ce^3＋)，消耗25.00 mL标准溶液，该产品中Ce(OH)₄的质量分数为________。

已知A、B、C、D分别是AlCl₃、BaCl₂、FeSO₄、NaOH四种化合物中的一种，它们的水溶液之间的一些反应现象如下：
①A + B→白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解
②B + D→白色沉淀，在空气中放置，沉淀由白色转化为红褐色
③C + D→白色沉淀，继续加入D溶液，白色沉淀逐渐消失
（1）试推断A        B         C        D         （化学式）。
（2）写出下列反应的化学方程式或离子方程式：
①实验②中沉淀由白色转化为红褐色的化学方程式                             ，
②C溶液与D溶液反应后生成的白色沉淀溶解于D溶液中的离子方程式             。

（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__________________________________。