高中化学物质检验实验方案的设计填空题

铁及其化合物与生产、生活关系密切。

（1）右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀的类型为__________腐蚀。
②图中A、B、C三点附近的区域内，腐蚀最严重的是             （填字母）。
（2）已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺在溶液中沉淀的pH如下表：

印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCI₃。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10 mol．L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：①__              ；②            ；③过滤。(提供的药品：Cl₂、浓H₂S0₄、NaOH溶液、CuO、Cu)
（3）用废铁皮制取铁红(Fe₂O₃)的部分流程示意图如下：

①向Fe(NO₃)₂溶液中加入稀盐酸，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色，该反应的原理为______________（用离子方程式表示）。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO₃)₂＋O₂＋(2n＋4)H₂O＝2Fe₂O₃·nH₂O＋8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO₃)₂，结合流程写出该反应的化学方程式为                        。
（4）某铁质容器材料为碳素钢，可盛装冷浓硫酸。取5.60 g该材料放人15．0mL浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲组通过实验确定了X中含有Fe³⁺，为检验X中是否还含有Fe²⁺，可另取X溶液加入          （填序号）。
A．KSCN溶液和氯水      B．K₃[Fe(CN)₆]溶液
C．NaOH溶液            D．酸性KMnO₄溶液
②为分析气体Y中的成分，乙组将560 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水，然后向该溶液中加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥后，称得沉淀质量为2.33 g。则气体Y通入足量溴水反应的离子方程式为____    ，参加该反应的气体在Y中的体积分数为          .

高纯度的绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：

已知：在H₂S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe^3＋的实验操作是___________________________。
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是_______________________；
通入硫化氢至饱和的目的是：①除去操作I所得溶液中含有的Sn^2＋等杂质离子；
②除去Fe³⁺，反应的离子方程式为___________________________。
（3）操作IV的顺序依次为：___________、降温结晶。
（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②____________________________。
（5）测定绿矾产品中Fe^2＋含量的方法是：
a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol·L^—1 KMnO₄溶液滴定至终点，反应为：
5Fe^2＋＋MnO₄^—＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O
消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。
计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为______________________。

二氧化氯(ClO₂)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用潮湿的KClO₃和草酸(H₂C₂O₄)在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示的装置模拟制取并收集ClO₂。

（1）B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是                                 。
（2）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂·3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂。根据右上图所示的NaClO₂溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制NaClO₂操作步骤：a       ；b       ；③洗涤；④干燥。
（3）亚氯酸钠(NaClO₂)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

① Ⅱ中反应的离子方程式是                          。
② ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应化学方程式                                        。
③ NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺物质的量            。(填“相同”，“不同”或“无法判断”)

已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇·10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为       ，将硼砂溶于热水后，常用稀H₂SO₄调pH＝2～3制取H₃BO₃，该反应的离子方程式为                                    。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是           。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                     。
（3）镁－H₂O₂酸性燃料电池的反应原理为 Mg＋H₂O₂＋2H^＋===Mg^2＋＋2H₂O， 则正极反应式为                         。常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg^2＋浓度为______。当溶液pH＝6时，       (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出(已知K_sp[Mg(OH)₂]＝5．6×10^－12)。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0．020 g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30 mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示：I₂＋2S₂O===2I^－＋S₄O)(结果保留一位小数)。

分高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

（1）反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl₂反应生成的是KClO₃。写出在温度较高时KOH 与Cl₂反应的化学方程式                           ，当反应中转移5 mol电子时，消耗的氯气是                   mol。
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是                     （填编号）。

A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使KClO3转化为 KClO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为                             。
（4）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净                               。
（5）高铁酸钾(K₂FeO₄)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：       FeO₄²¯ +      H₂O =        Fe(OH)₃(胶体) +     O₂↑ +         ，完成并配平上述反应的离子方程式。

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理。
①氯化铁做净水剂______________________；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板_________________________。
（2）吸收剂X的化学式为                    ；氧化剂Y的化学式为____________。
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄＝K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因_____            。
（5）K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄²+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH+3O₂↑。在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用                   （填序号）。

A．H2O

B．稀KOH溶液、异丙醇

C．NH4Cl溶液、异丙醇

D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（6）可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2-＋CrO₂^-＋2H₂OCrO₄^2-＋Fe(OH)₃↓＋OH^-
②2CrO₄^2-＋2H^＋Cr₂O₇^2-＋H₂O
③Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
现称取1．980 g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤滤液定容于250 mL容量瓶中。每次取25．00 mL加入稀硫酸酸化，用0．1000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。则上述样品中高铁酸钾的质量分数为             。

［化学—选修（二）化学与技术］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=3MnSO₄+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，试写出该应的化学方程式：                    。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下           强。

(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是           。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见：             ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是              。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为             ；溶液的pH对[Fe₂(OH) _x(SO₄)_y]_n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：             。

图1                   图2
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为               。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，          ，得到明矾晶体。

某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K^＋、Mg^2＋、Br^－、SO₄^2－、Cl^－等）来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下流程。

研究性学习小组查寻资料得知：Br^－被氧化剂氧化成溴。溴不易溶于水而易溶于CCl₄回答以下问题：
（1）操作Ⅰ的名称为______________；要从橙色液体中分离出溴，所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外，还有________                       。
（2）试剂x，y，z的化学式分别为x，_______    y            z           _；检验SO₄^2－已除尽的方法是                         。
（3）写出操作Ⅲ的具体操作步骤_________________________。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                     。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                         ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                    。
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                            。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                                。（答一条即可）

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                                 。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                。
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                           。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                           。（答一条即可）

(10分)高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝：

根据上述流程图填空：
（1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe²⁺。请写出在除去Fe²⁺离子的过程中，发生的主要反应的离子方程式                    。
（2）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是                           。
（3）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）。母液不能蒸干的原因是                                。
（4）“分离”操作的名称是               （填字母代号）。
A．蒸馏      B．分液      C．过滤
（5）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，离子浓度最大的离子是                ，离子浓度最小的离子是                     。

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是水处理过程中的一种新型净水剂，工业上利用NaClO 和NaOH的混合溶液将2Fe（OH）₃氧化性制备高铁酸钠，反应的化学方程式为                      ；高铁酸钠能用作新型净水剂的原理是                      ；
（2）氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

①酸溶过程中发生反应的化学方程式为                 ，               ，                 ；“滤渣A”主要成份的化学式为                      。
②还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe^{3 +}还原为Fe^{2 +}，而本身被氧化为H₂SO₄，请写出该反应的离子方程式                        ；
③氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为                        。
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是               ，

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

 
如果pH过大，可能引起的后果是                      。

氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg（ClO₃）₂·6H₂O的流程如下：

已知：①卤块主要成分为MgCl₂·6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）
变化曲线如图所示。

回答下列问题：
（1）过滤时主要的玻璃仪器有                          
（2）加入BaCl₂的目的是除去杂质离子，检验已沉淀完全的方法是                
（3）加速卤块在H₂O₂溶液中溶解的措施有：                       （写出一条即可）
（4）加入MgO的作用是                       ；滤渣的主要成分为                       
（5）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应的化学方程式为：MgCl₂+2NaClO₃= Mg（ClO₃）₂↓+2NaCl，再进一步制取Mg（ClO₃）₂·6H₂O的实验步骤依次为①           ；②趁热过滤；③              ；④过滤、洗涤、干燥。
（6）产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3．50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2： 取10．00 mL于锥形瓶中，加入10．00 mL稀硫酸和20．00mL 1．000 mol·L^－1的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0．l000 mol·L^－1K₂Cr₂O₇溶液滴定剩余的Fe²⁺至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ = 2Cr³⁺ +6Fe³⁺+7H₂O。
步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15．00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl^－）               
②产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O的质量分数为（保留一位小数）               

为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe₂O₃存在）转变成重要的化工原料FeSO₄（反应条件略）。

活化硫铁矿还原Fe³⁺的主要反应为：FeS₂+7Fe₂(SO₄)₃+8H₂O=15FeSO₄+8H₂SO₄，不考虑其他反应。请回答下列问题：
（1）第Ⅰ步H₂SO₄与Fe₂O₃反应的离子方程式是        。
（2）检验第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全还原，应选择         （填字母编号）。
A．KMnO₄溶液       B．淀粉-KI溶液       C．KSCN溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO₃调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe²⁺不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是       。
（4）FeSO₄在一定条件下可制得FeS₂(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS₂=" Fe" +2Li₂S，正极反应式是            。
（5）FeSO₄可转化为FeCO₃，FeCO₃在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃，101kPa时：4Fe(s) + 3O₂ (g) =2Fe₂O₃(s)            =-1648kJ/mol
C(s)+O₂(g)=CO₂(g)                 =-392kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O₂(g)=2FeCO₃(s)      =-1480kJ/mol
FeCO₃在空气中加热反应生成Fe₂O₃的热化学方程式是              。
（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe₂O₃，其含量为p。将b kg质量分数为c的硫酸加入到a kg烧渣中浸取，铁的浸取率为q，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO₃           kg。