高中化学物质检验实验方案的设计填空题

某强酸性溶液X中含有Ba^2＋、Al^3＋、SiO₃^2－、NH₄^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、CO₃^2－、SO₄^2－、NO₃^－中的一种或几种离子，取该溶液进行连续实验，能实现如下转化：

根据以上信息，请回答下列问题：
（1）溶液X中除H^＋外肯定含有的离子是                      ，不能确定是否含有的离子是                 ，若要确定不能确定的阳离子是否存在，最可靠方法是：        
                                                      。
（2）沉淀E的化学式为                              。
（3）反应①、②、③、④中，属于氧化还原反应的是                 （填序号）
（4）写出步骤①中生成气体A的离子方程式：                                     。

高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

（1）上述流程中可以循环使用的物质有       、            （写化学式）。
（2）若不考虑制备过程中的损失与物质循环，则1 mol MnO₂可制得      mol KMnO₄；反应中二氧化锰的主要作用是      （“氧化剂”、  “还原剂”、“催化剂”）。
（3）操作I的名称是      ；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在      （填性质）上的差异，采用       （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体。
（4）写出母液中加入生石灰苛化时的反应总的离了方程式                   ．
（5）该生产中需要纯净的CO₂气体。若实验室要制备纯净的CO₂，所需试剂最好选择（选填代 号）              。

A．石灰石

B．稀HC1

C．稀H2SO4

D．纯碱

所需气体发生装置是              （选填序号）。

工业上生产金属钛的方法很多。以钛铁矿（主要成分FeTiO₃，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为：
FeTiO₃＋2H₂SO₄＝TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O
 
回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于______________________ （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe^2＋被氧化，物质A是________，上述制备TiO₂的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是__________、___________。
（3）反应TiCl₄＋2Mg＝2MgCl₂＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________。
（4）由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：
TiO₂ (s)+ 2Cl₂ (g) +2C(s) ＝TiCl₄(g) + 2CO(g)    ΔH₁ = －72 kJ•mol^-1 
TiO₂(s) + 2Cl₂ (g) ＝TiCl₄(g) + O₂ (g)   ΔH₂ =+38.8kJ•mol^－1
C(s)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₃ =+282.8kJ•mol^－1
①反应C(s)＋CO₂(g)＝2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是______________________。
②反应C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g)的ΔH＝_______________。
（5）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF₂-CaO作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。①写出阳极所发生反应的电极反应式：________________________________。

②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合化学用语解释）                                                                              。

废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

回答下列问题：
（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH₃）₄²⁺，反应中H₂O₂ 的作用是      。写出操作①的名称：       。
（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH₃）₄²⁺与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：        。操作②用到的主要仪器名称为      ，其目的是（填序号）         。
a．富集铜元素
b．使铜元素与水溶液中的物质分离
c．增加Cu^2＋在水中的溶解度
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR₂与稀硫酸反应生成CuSO₄和      。若操作③使用下图装置，图中存在的错误是      。

（4）操作④以石墨作电极电解CuSO₄ 溶液。阴极析出铜，阳极产物是        。操作   ⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是           。
（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是      。循环使用的NH₄Cl在反应Ⅰ中的主要作用是       。

某科研小组以难溶性钾长石（K₂O•Al₂O₃•6SiO₂)为原料，提取A1₂O₃、 K₂CO₃等物质，工艺流程如下：

（1）“煅烧”过程中有如下反应发生：
①钾长石中的硅元素在CaCO₃作用下转化为CaSiO₃，写出SiO₂转化为CaSiO₃的化学方程式_____________________。
②钾长石中的钾元素和铝元素在Na₂CO₃作用下转化为可溶性的NaAlO₂和 KAlO₂，写出Al₂O₃转化为NaAlO₂的化学方程式____________________________。
（2）已知NaAlO₂和KAlO₂易发生如下反应：AlO₂^－+2H₂OAl(OH)₃+OH^－。
“浸取”时，应保持溶液呈______性（填“酸”或“碱”）。“浸取”时不断搅拌的目的是______________。
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是_______ (用离子方程式表示）。
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是_______、_______和水。

卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产，可制得轻质氧化镁。

查阅资料得下表相关数据：

表1： 生成氢氧化物沉淀的pH	表2： 原料价格表
物质	开始沉淀	沉淀完全	物质	价格（元/吨）
Fe(OH)3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe(OH)2	7.6	9.6﹡	b．双氧水（含30%H2O2）	2400
Mn(OH)2	8.3	9.8	c．烧碱（含98%NaOH）	2100
Mg(OH)2	9.6	11.1	d．纯碱（含99.5%Na2CO3）	600

﹡Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，必须将它氧化后以Fe(OH)₃沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低，请根据上表提供的资料回答：
（1）流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的           （选填试剂编号）。
（2）步骤②发生反应的离子方程式为      ；步骤⑤中发生反应的化学方程为      。
（3）步骤③控制pH=9.8的目的是                                           。
（4） 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验，必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、      和
泥三角。
（5）在探究Mg(OH)₂溶解性的实验中，发现向装有少量Mg(OH)₂浊液的试管中加入适量
NH₄Cl晶体，充分振荡后溶液会变澄清，请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
因         。

（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__________________________________。

已知在含HNO₃的溶液中放入Al不生成H₂；某无色溶液里，只含有下列11种离子中的几种：Mg^2＋、Fe³⁺、H^＋、Ag^＋、Ba^2＋、SO₄^2－、HCO₃^－、OH^－、MnO₄^－、NO₃^－、CO₃^2－。已知该溶液能跟金属铝反应，且放出的气体只有氢气。试回答：
（1）若溶液跟铝反应只有AlO₂^－生成，则原溶液一定含有的大量的物质是________(填化学式)，发生反应的离子方程式是_____________________________________________________，还可能含有的较多的物质是__________________(填化学式)。
（2）若溶液跟铝反应后有Al^3＋生成，则原溶液中可能（包括一定能）大量存在的离子是_____________。