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___________。

某工业废水中可能含有如下几种阴阳离子：

阳离子	Fe^3+、Al^3+、Fe^2+、Ba^2+、Na^+
阴离子	Cl^－、CO3^2^－、NO3^－、SO4^2^－、SiO3^2^－

现对该废水样品进行以下研究：
Ⅰ．取少量的废水于试管中，观察颜色，嗅气味，与普通水明显不同；
Ⅱ．向试管中滴加浓盐酸，有少量的无色气体生成，气体遇空气立即变为红棕色；
Ⅲ．若向II所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成；
Ⅳ．若向II所得的溶液中加入过量的NaOH溶液，有红褐色沉淀生成。过滤后向所得滤液中通入过量的CO₂气体，有白色絮状沉淀生成。
根据上述实验，回答下列问题：
（1）该废水中一定含有的阴离子是         ，一定不含有的阳离子是       ；
（2）写出IV的所得滤液中通入过量的CO₂气体生成白色絮状沉淀的离子方程式（只写这一个）：    ；
（3）若将废水中的铁元素完全转化成Fe³⁺，此时测得c(Fe³⁺）＝1．0×10^－2mol·L^－1，要想将其转换为Fe(OH）₃沉淀而除去，则应调节溶液pH约为      。（已知常温下Fe(OH）₃的K_sp＝1．0×10^－38）

某无色溶液，由Na^＋、Ag^＋、Ba^2＋、Al^3＋、AlO₂^－、MnO₄^－、CO₃^2-、SO₄^2-、SiO₃^2-中的若干种组成(不考虑水的电离)。取该溶液进行如下实验：
Ⅰ.取适量溶液，加入过量的盐酸，有气体生成，并得到无色溶液；
Ⅱ.在Ⅰ所得溶液中加入过量的NH₄HCO₃溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲；
Ⅲ.在Ⅱ所得溶液中加入过量的Ba(OH)₂溶液，加热，也有气体生成，同时析出白色沉淀乙。
请回答下列问题：
（1）由实验Ⅰ可知原溶液中一定不含有的离子是__________；一定含有的离子是______。
（2）由实验Ⅱ可知原溶液中还一定含有的离子是________；生成甲的离子方程式为______________。
（3）实验Ⅲ中生成白色沉淀乙的离子方程式为_____________________。
（4）原溶液中还可能存在的离子是________；检验该离子的方法是____________________。

某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。

阴离子	CO3^2^－、SiO3^2^－、AlO2^－、Cl^－
阳离子	Al^3+、Fe^3+、Mg^2+、NH4^+、Na^+

现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀物质的量（n）与加入试剂的体积（V）关系如图所示。

（1）若Y是盐酸，所得到的关系图如甲所示，则oa段转化为沉淀的离子（指来源于X溶液的，下同）是                     ，ab段发生反应的离子           ，bc段发生反应的离子方程式                 。
（2）若Y是NaOH溶液，所得到的关系图如乙所示，则X中一定含有的离子是        ，假设X溶液只含这几种离子，则溶液各离子物质的量之比为        ，ab段反应的离子方程式为          。

以沉淀法除去工业级偏钒酸铵（NH₄VO₃）中硅、磷元素杂质的流程如下：

（1）碱熔时，下列措施有利于NH₃逸出的是                。
a．升温         b．加压      c．增大NaOH溶液浓度
（2）滤渣主要成分为Mg₃(PO₄)₂、MgSiO₃，已知K_sp[Mg₃(PO₄)₂] = 6.4×10^-26，K_sp(MgSiO₃) = 2.3×10^-5。若滤液中c(PO₄^3-)≤10^-6 mol·L^-1，则c(Mg²⁺)至少为             mol·L^-1。
（3）由图可知，加入一定量的MgSO₄溶液作沉淀剂。随着温度升高，除磷率下降，其原因是Mg₃(PO₄)₂溶解度增大、              ；随着温度升高，除硅率增大，其原因是                 （用离子方程式表示）。

（4）沉钒时，反应温度需控制在50℃，在实验室可采取的措施为                  。在此温度和pH=8的最佳条件下，探究NH₄Cl的浓度对沉钒率的影响，设计实验步骤（常见试剂任选)：取两份10 mL一定浓度的滤液A和B，分别加入1 mL和 10 mL的1 mol·L^-1NH₄Cl溶液，向                  ， 控制两份溶液温度均为50℃、pH均为8，由专用仪器测定沉钒率。（忽略混合过程中溶液体积的变化）
（5）高纯的偏钒酸铵灼烧可制备新型光电材料V₂O₅，该反应的化学方程式为                        。

有一固体混合物，可能由Na₂CO₃、Na₂SO₄、Fe₂（SO₄）₃、NaCl等混合而成，为检验它们，做了以下实验：
①将固体混合物溶于水中，搅拌后得无色透明溶液；
②往此溶液中滴加过量的硝酸钡溶液，有白色沉淀产生；
③过滤，将沉淀物置于足量稀硝酸中，发现沉淀部分溶解。
根据上述实验事实，回答下列问题：
（1）原固体混合物中一定含有的物质是______________，一定不含有的物质是______________，可能含有的物质是______________。对可能含有的物质，可采用向滤液中滴加______________溶液的方法来检验。(以上空格均填写化学式)
（2）写出步骤③中的离子方程式：__________________________
（3）硫酸铁在水溶液中的电离方程式________________________

辉铜矿石主要含有硫化亚铜（Cu₂S）及少量脉石（SiO₂）。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下：

（1）写出浸取过程中Cu₂S溶解的离子方程式：____________________。
（2）回收S过程中温度控制在50～60℃之间，不宜过高或过低的原因是_____________。
（3）气体NO_x与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为_______________________；向滤液M中加入（或通入）下列__________（填字母）物质，得到另一种可循环利用的物质。
a．铁        b．氯气      c．高锰酸钾
（4）保温除铁过程中，加入CuO的目的是__________________；蒸发浓缩时，要用HNO₃溶液调节溶液的pH，其理由是____________________。

分工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题：

（1）酸浸时ZnFe₂O₄会生成两种盐，该反应的化学方程式为___________。
（2）净化Ⅰ操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下H₂O₂与Fe^2＋反应的离子方程式：___________。
②25 ℃时，pH＝3的溶液中，c(Fe^3＋)＝___________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]＝4.0×10^－38）。
③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_______________。
（3）若没有净化Ⅱ操作，则对锌的制备带来的影响是_________________。
（4）本流程中可以循环利用的物质除锌外还有________________。

（每空2分，共10分）现有A、B、C、D、E五种强电解质，它们在水中可电离产生下列离子（各种离子不重复）

阳离子	H^+  Na^+  Al^3+   Ag^+  Ba^2+
阴离子	OH^-  Cl^-  CO3^2-  NO3^-  SO4^2-

已知：

阳离子	H^+、Na^+、Al^3+、Ag^+、 Ba^2+
阴离子	OH^－、 Cl^－、CO3^2^－、NO3^－、SO4^2^－

 
① A、B两溶液呈碱性；C、D、E溶液呈酸性。
② A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生；A溶液与C溶液反应只有气体产生（沉淀包括微溶物，下同）。
③ D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀；C只能与D反应产生沉淀。
试回答下列问题：
（1）分别写出A、E的化学式：A          、E            
（2）写出A与E反应的离子方程式：                                ；
（3）已知：NaOH（aq）+HNO₃（aq）=NaNO₃（aq）+H₂O（1）；△H =－Q kJ·mol^-1。写出B与C稀溶液反应的热化学方程式                           。
（4）在100 mL 0.1 mol·L^-1 E溶液中，逐滴加入40 mL 1.6 mol·L^-1 NaOH溶液，最终得到沉淀物质的量为_____         mol。

明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列填空：
（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。
配制500mL稀氨水（每升含有39．20g氨）需要取浓氨水（每升含有251．28g氨）__________mL，用规格为___________mL量筒量取。
（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K^＋、SO₄^2－外，还有大量的NH₄^＋。检验NH₄^＋的方法是：                             。
（3）写出沉淀物中所有物质的化学式                      。
（4）滤液I的成分是水和______________。
（5）为测定混合肥料K₂SO₄、(NH₄)₂SO₄中钾的含量，请完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量               溶液，产生白色沉淀。
②___________、__________、_________(依次填写实验操作名称)。
③冷却、称重。
（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K₂SO₄的物质的量为：          mol（用含有m、n的代数式表示）。

为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体。

请回答：
（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：                      。
（2）试剂X是         。步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是          。
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如下图所示装置及试剂制取CO₂并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是               。

（4）用固体F制备CuSO₄溶液，可设计以下三种途径：

写出途径①中反应的离子方程式                           ，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由                       。

已知草酸镍晶体（NiC₂O₄·2H₂O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

②K_SP（CaF₂） =1.46×10^-10    ③当某物质浓度小于1.0×10^-5 mol/L时，视为完全沉淀
（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________。
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式               。
（3）pH的调控范围为              ，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成
（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式          ，证明Ni^2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是          ，当Ca²⁺沉淀完全时，溶液中c（F^－）>_____________（写出计算式即可）。
（5）操作a的内容是             。

Ⅰ.聚四氟乙烯在耐热性和化学稳定性上都超过了其他塑料，号称“塑料之王”，可用于制造飞机、导弹的无油轴承，密封填料，人造血管，滑雪板，不粘锅等。其合成路线如下图所示：

写出下列化学反应方程式。
B→C：_______  _________________
C→D：_____________            _
Ⅱ．实验室制取乙烯气体时，常因温度过高混合液迅速变黑，并产生具有刺激性气味的气体SO₂。某同学设计了如图所示的实验装置以确证反应制得的混合气体中含有乙烯和SO₂。

可供选择的试剂：①酸性高锰酸钾溶液、②稀硝酸、③浓硫酸、④品红溶液、⑤石蕊试液、⑥NaOH溶液。
（1）各装置中所盛放的试剂分别是（填写序号）：A_________，B_________，C_________，D_________。
（2）装置B的作用是__________________，装置C的作用是___________________。
（3）能说明混合气体中含SO₂的实验现象是_________    ______，确证混合气体中有乙烯的实验现象是____               __。

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               。

(12分)利用铝灰(主要成分为Al、Al₂O₃、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)₂Cl]的一种工艺如下：

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是________________。
（2）“酸溶”时，Al₂O₃发生反应的离子方程式为                       。
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为                           。
（4）“废渣”成分为______________(填化学式)。
（5）采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是                               。