高中化学物质检验实验方案的设计填空题

高铁酸盐是一种强氧化剂，在能源、环保等方面均有广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸钾的原理如表所示：

湿法	强碱介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应得到紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾(K2FeO4)和KNO2等产物

（1）某工厂用湿法制备高铁酸钾的流程如图所示：

①反应I的化学方程式为            。
②反应Ⅱ的离子方程式为            。
③已知25℃时Fe(OH)₃的K_sp=4.0×10^—38，反应Ⅱ后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^—5mol·L^—1．则需调整pH= 时，开始生成Fe(OH)₃沉淀(不考虑溶液体积的变化)。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠溶液中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①已知高铁酸钠和水反应，有Fe(OH)₃和O₂生成，则高铁酸钠的氧化性比O₂    (填“强”或“弱”)。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠      (填“大”或“小”)。
（3）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为        。
（4）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为       。

煤焦油中含有多种芳香族化合物，是重要的化工原料。以下是用煤焦油制备均三溴苯的流程。

42.操作①的名称是          ；试剂①是          ；反应②中，NaHS作     剂。
43.均三溴苯的系统命名为                 。
44.不用硝基苯直接溴化制取均三溴苯，理由是                                    。
指出苯胺比苯更易发生取代反应的二个事实                                       。
45.苯胺是微溶于水的液体，呈弱碱性。若苯胺中含少量的苯和硝基苯，简述提纯步骤       。
46.氨基与羟基有许多相似的性质，则苯胺与醋酸酐[(CH₃CO)₂O]在一定条件下反应，除了生成CH₃COOH外，生成的另一种有机物的结构简式为             。

某强酸性溶液X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___________________。

(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       。

常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                       （用化学方程式表示）。
铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，
试写出该反应的化学方程式：                                  。

(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。

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)。

继侯德榜“联合制碱法”后，上世纪50年代某些化工专家开始研究有机胺制碱法，目前这项研究工作取得了一定进展。其工艺流程如下：

已知：NR₃+ HC＝NR₃ •HCl，且NR₃ •HCl易溶于有机溶剂。
（1）有机胺制碱法反应生成小苏打的化学方程式是：              ；操作①称为          ；
（2）过程③得到产品的化学方程式是：                                 ；
（3）在过程④中，回收有机胺的化学方程式是：                         ；
（4）副产品的用途                ；
（5）本工艺流程中可循环利用的物质是：                          。

SiCl₄是一种遇水强烈水解，并放出大量的热的化合物。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）来制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。
②BaCO₃的相对分子质量是197; BaCl₂.2H₂O的相对分子质量是244。
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式                    。
（2）氮化硅(Si₃N₄)是一种高温结构材料，粉末状的Si₃N₄可以在高温条件下由SiCl4蒸汽与NH₃反应得到，请写出该反应的化学方程式              。
（3）加钡矿粉调节pH=7的作用是：
①使BaCO₃转化为BaCl₂；②                   ；
（4）生成滤渣A的离子方程式：              ；
（5）BaCl₂滤液经            、           、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂.2H₂O。
（6）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H₂O_   吨。

【化学——选修2化学与技术】
红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的基本化工原料，应用领域十分广泛。
（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO·Cr₂O₃）利用以下过程来制取。

①步骤I中反应的化学方程式为：4FeO·Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂= 8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂
该反应的化学平衡常数的表达式为            。在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是                   。

A．升高温度	B．通入过量的空气
C．将原料粉碎	D．增加纯碱的用量

②步骤II中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂C rO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是                                       。
③步骤III需将溶液的pH调至7～8并煮沸，其目的是                            。
④步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为：____。
（2）将红矾钠与KC1固体1：2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体，反应方程式为：Na₂CrO₄ +2KCl= K₂Cr₂O₇ +2NaCl（已知NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大），基本实验步骤为：①溶解；②        ；③____   。
④冷却、结晶，过滤，得到K₂Cr₂O₇晶体。

海藻中富含碘元素。某小组同学在实验室里用灼烧海藻的灰分提取碘，流程如下图。

（1）写出操作名称：操作①          ，操作③        。
（2）用NaOH浓溶液反萃取后再加稀酸，可以分离I₂和CCl₄。有关化学方程式为：
碱性条件，3I₂+6NaOH=5NaI+NaIO₃+3H₂O，
酸性条件，5NaI+NaIO₃+3H₂SO₄=3Na₂SO₄+3I₂+H₂O。
以下是反萃取过程的操作，请填写相关空格：
①向装有I₂的CCl₄溶液的        （填仪器名称）中加入少量1mol·L^-1 NaOH溶液；
②振荡至溶液的         色消失，静置、分层，则       （填“上”、“下”）层为CCl₄；
③将含碘的碱溶液从仪器的         （填“上”、“下”）口倒入烧杯中；
④边搅拌边加入几滴1 mol·L^-1 H₂SO₄溶液，溶液立即转为棕黄色，并析出碘晶体；
（3）本实验中可以循环利用的物质是                           。

硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

根据题意回答下列问题：
（1）实验中需用1 mol·L^－1的硫酸80mL，若用98%的浓硫酸来配制，除量筒、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有                              。
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀，该反应的离子方程式：          。
（3）在调节pH=5～6之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为：       。
（4）如何检验滤液中Fe³⁺是否被除尽，简述检验方法                               。
（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明主要操作步骤               、                 。
（6）如果提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO₄·7H₂O 196.8 g，则MgSO₄·7H₂O的产率为        。

为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，某同学实验设计的回收利用方案如下：

（1）操作①的名称是      , 滤渣B含有      (填化学式)。
（2）反应①的离子方程式是                   。
（3）若要从滤液D得到绿矾晶体，必须进行的实验操作步骤：  、冷却结晶、过滤、自然干燥，在这一系列操作中没有用到的仪器有    （填序号）。
A．漏斗       B．坩埚       C．烧杯        D．玻璃棒
（4）试剂Y应该是一种           (填“氧化剂”或“还原剂”)，它不可能是        （填序号）。
A．H₂O₂       B．H₂         C．O₂        D．Fe

(原创)（1）除去碳酸钠固体中少量碳酸氢钠的方法是           ，化学方程式为                          。
（2）高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有强氧化性，可对自来水进行消毒、净化。高铁酸钠可用氢氧化铁和次氯酸钠在碱性介质中反应得到，请补充并配平下面离子方程式。
Fe(OH)₃ +   ClO^－+   OH^－===   FeO₄^2－＋  Cl^－+ （    ）
（3）某溶液中可能大量含有Mg^2＋、Cu^2＋、Al^3＋、Cl^-、OH^-、CO₃^2-。当加入氢氧化钠溶液时，生成白色沉淀的
物质的量与加入氢氧化钠的物质的量关系如图所示。

则溶液中大量含有的离子有______________________，各离子的物质的量浓度之比为____            （与前面的离子顺序相对应）。

对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。

一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO₄为催化剂（可循环使用），在CCl₄溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45℃反应1h 。反应结束后，过滤，滤液分别用5% NaHCO₃溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
（1）上述实验中过滤的目的是                        。
（2）滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于      层（填“上”或'下”）；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有               。
（3）下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。

催化剂	n（催化剂） n（甲苯）	硝化产物中各种异构体质量分数(%)	总产率（%）
对硝基甲苯	邻硝基甲苯	间硝基甲苯
浓H2SO4	1.0	35.6	60.2	4.2	98.0
1.2	36.5	59.5	4.0	99.8
NaHSO4	0.15	44.6	55.1	0.3	98.9
0.25	46.3	52.8	0.9	99.9
0.32	47.9	51.8	0.3	99.9
0.36	45.2	54.2	0.6	99.9

①NaHSO₄催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为              。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是                   。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO₄催化甲苯硝化的优点有            。