内容正文:
专题一 物质的分类及其变化
第3讲 离子共存 离子检验与推断
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专题一 物质的分类及其变化
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目
录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
答题规范1
03
感悟高考真题
05
知能达标训练
06
实验活动提升(1)
04
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考点一 “四步”突破离子能否大量共存
01
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离子共存
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考点二 离子检验与推断
02
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白
不溶解
白
溶解
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白
红褐
蓝
红褐
蓝
变蓝
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红
黄
紫
红
红
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白色
淡黄色
黄色
无明显
白色
白色
溶解
无味
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变浑浊
变浑浊
刺激性气味
刺激性气味
品红溶液
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①
Br-
I-
蓝
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常见离子的检验及干扰因素的识别
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离子推断
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答题规范1 离子检验题的规范解答
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实验活动提升(1) 用化学沉淀法去除
粗盐中的杂质粒子
04
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感悟高考真题
05
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知 能 达 标 训 练
06
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专题一 物质的分类及其变化
高考总复习·化学(SJ)
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[课程标准] 1.能利用离子的性质,离子反应的实质判断离子在溶液中的共存情况。2.能利用物质性质完成简单的物质检验、分离、提纯任务。树立安全意识,合理使用化学品。
第一步:“细审题干关键点”
(1)注意“一定大量共存”“可能大量共存”“不能大量共存”“因发生氧化还原反应而不能大量共存”等关键点。
(2)注意:“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。
第二步:“分析限制条件”
(1)常见表示溶液呈酸性的表述。
①常温下,pH=1的溶液;②使pH试纸变红的溶液;③使甲基橙呈红色的溶液;④与镁粉反应放出氢气的溶液;⑤c(OH-)=1×10-14 mol·L-1的溶液。
(2)常见表示溶液呈碱性的表述。
①常温下pH=14的溶液;②使pH试纸变蓝的溶液;③使酚酞溶液变红的溶液;④c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液。
(3)常见表示溶液既能呈酸性也能呈碱性的表述。
①与铝粉反应放出氢气的溶液;②常温下水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol·L-1的溶液;③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
(4)无色溶液:不含有Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnOeq \o\al(-,4)、Cr2Oeq \o\al(2-,7)等。
第三步:“抓住反应发生条件”
(1)清楚生成气体、沉淀、弱电解质的复分解反应。
(2)特别注意常见的氧化还原反应。
(3)熟记相互促进水解反应。
(4)牢记能发生的络合反应。
第四步:“注意特殊情况”
(1)S2-与SOeq \o\al(2-,3)在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则会发生氧化还原反应而不能大量共存。
(2)NOeq \o\al(-,3)在碱性和中性环境中没有氧化性,在酸性环境中具有氧化性。
(3)ClO-在酸性、中性和碱性环境中均有较强的氧化性。
(1)在做有关离子共存题目时,还应注意题干中的“关键词”,如:
①“一定大量共存”还是“可能大量共存”。
②“透明溶液”还是“无色透明溶液”,CuSO4溶液为蓝色透明溶液,NaCl为无色透明溶液。
③“酸性”“碱性”或其他指定离子。
(2)常见有颜色的离子:Cu2+、Fe3+、Fe2+、CrOeq \o\al(2-,4)、MnOeq \o\al(-,4)、[Fe(SCN)6]3-等。
1.某无色透明溶液中,下列各组离子能大量共存的是( )
A.Al3+、Na+、HCOeq \o\al(-,3)、Br-
B.Ba2+、K+、OH-、NOeq \o\al(-,3)
C.Ca2+、K+、COeq \o\al(2-,3)、NOeq \o\al(-,3)
D.H+、MnOeq \o\al(-,4)、Cl-、I-
解析 Al3+、HCOeq \o\al(-,3)会发生反应产生Al(OH)3沉淀和CO2气体,不能大量共存;Ca2+、COeq \o\al(2-,3)会反应产生CaCO3沉淀,不能大量共存;MnOeq \o\al(-,4)显紫色,在无色溶液中不能大量存在;且H+、MnOeq \o\al(-,4)、Cl-、I-会发生氧化还原反应,不能大量共存。
答案 B
2.(2023·江苏徐州高三段考)25 ℃时,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.pH=1的溶液:Na+、K+、MnOeq \o\al(-,4)、Cl-
B.与Al反应能放出H2的溶液中:Fe2+、K+、NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,4)
C.中性溶液:Fe3+、Cl-、Na+、SOeq \o\al(2-,4)
D.弱碱性溶液:Na+、K+、Cl-、HCOeq \o\al(-,3)
解析 pH=1的溶液显酸性,酸性环境中MnOeq \o\al(-,4)能将Cl-氧化为氯气,不能大量共存,A错误;与Al反应能放出H2的溶液可能是酸性溶液也可能是碱性溶液,Fe2+和NOeq \o\al(-,3)在酸性环境能发生氧化还原反应,碱性环境Fe2+会生成沉淀,不能大量共存,B错误;中性溶液Fe3+会水解生成沉淀,不能大量共存,C错误;弱碱性溶液Na+、K+、Cl-、HCOeq \o\al(-,3)都不反应,可以共存,D正确。
答案 D
3.(2023·福建漳州模拟)下列各粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是( )
选项
粒子组
判断和分析
A
Na+、Al3+、Cl-、NH3·H2O
不能大量共存,因发生反应:Al3++4NH3·H2O===AlOeq \o\al(-,2)+4NHeq \o\al(+,4)+2H2O
B
OH-、Ca2+、SOeq \o\al(2-,4)、HCOeq \o\al(-,3)
不能大量共存,因HCOeq \o\al(-,3)发生水解
C
K+、Ba2+、I-、MnOeq \o\al(-,4)
不能大量共存,因MnOeq \o\al(-,4)和I-发生氧化还原反应
D
Na+、Fe3+、SOeq \o\al(2-,4)、H2O2
不能大量共存,因发生反应:Fe3++H2O2===Fe2++O2↑+H2O
解析 Al(OH)3与NH3·H2O不反应,Al3+和NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀而不是AlOeq \o\al(-,2),A错误;HCOeq \o\al(-,3)与OH-发生酸碱中和反应生成COeq \o\al(2-,3)和H2O,不属于水解反应,B错误;MnOeq \o\al(-,4)会将I-氧化而不能大量共存,C正确;因为Fe3+可催化H2O2分解,所以Fe3+和H2O2不能大量共存,D错误。
答案 C
1.常见阳离子的检验与推断依据
根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同,可以把检验离子的方法归纳为三种类型:①生成沉淀;②生成气体;③显现特殊颜色。
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阳离子
试剂
实验现象(证据)
Mg2+
NaOH溶液
开始产生___色沉淀,NaOH溶液过量沉淀________
Al3+
NaOH溶液
开始产生___色沉淀,NaOH溶液过量沉淀_____
Fe2+
NaOH溶液
先产生___色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为_____色
K3[Fe(CN)6]
(铁氰化钾)溶液
产生___色沉淀
Fe3+
NaOH溶液
产生_____色沉淀
Cu2+
NaOH溶液
产生___色沉淀
(2)依据生成的气体检验或推断
NHeq \o\al(+,4)
eq \o(――――――→,\s\up17(浓NaOH溶液),\s\do15(加热))产生使湿润的红色石蕊试纸_____的气体。
(3)依据显示特殊颜色检验或推断
阳离子
试剂或方法
实验现象(证据)
H+
紫色石蕊溶液
溶液变___
Na+
焰色试验
___色火焰
K+
焰色试验
___色火焰(透过蓝色钴玻璃)
Fe3+
KSCN溶液
溶液呈___色
Fe2+
先加KSCN溶液再加氯水
先无明显变化,后变___色
2.常见阴离子的检验与推断依据
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(证据)
Cl-
Br-
I-
AgNO3溶液
和稀HNO3
产生_____沉淀:AgCl
产生________沉淀:AgBr
产生_____沉淀:AgI
SOeq \o\al(2-,4)
稀盐酸和BaCl2溶液
加稀盐酸________现象,再加BaCl2溶液产生_____沉淀
COeq \o\al(2-,3)
CaCl2溶液和稀盐酸
加CaCl2溶液产生_____沉淀,再加稀盐酸沉
淀_____,产生无色_____气体
(2)依据生成的气体检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(证据)
COeq \o\al(2-,3)
稀盐酸和澄清石灰水
产生无色、无味能使澄清石灰水________的气体
HCOeq \o\al(-,3)
稀盐酸和澄清石灰水
产生无色、无味能使澄清石灰水________的气体
SOeq \o\al(2-,3)
稀H2SO4和品红溶液
加稀硫酸产生有_____________的气体,且气体能使品红溶液褪色
HSOeq \o\al(-,3)
稀H2SO4和品红溶液
加稀硫酸产生有_____________的气体,且气体能使__________褪色
②eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(Br-,I-))
eq \o(――→,\s\up17(氯水),\s\do15(CCl4))
eq \a\vs4\al(有机层,下层)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(橙红色,表明有_____,紫红色,表明有_____))
③I-eq \o(――――――→,\s\up17(①氯水或H2O2),\s\do15(②淀粉溶液))溶液变___,表明有I-
(3)依据显示的特殊颜色检验或推断
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则溶液中一定存在SOeq \o\al(2-,4)( )
2.向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中一定存在SOeq \o\al(2-,4)( )
3.向某溶液中加入Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则溶液中一定存在COeq \o\al(2-,3)( )
4.某溶液的焰色试验呈黄色,则溶液中一定有钠元素,不能确定是否有钾元素( )
5.无色溶液加入CCl4无现象,滴加氯水后CCl4层呈紫红色,则溶液中一定存在I-( )
6.向某溶液中加入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,溶液中一定存在COeq \o\al(2-,3)( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.×
1.下列关于离子检验的说法正确的是( )
A.检验溶液中是否含有Ba2+:取少量待测液,向其中加入少量稀硫酸,若有白色沉淀产生,则溶液中含有Ba2+
B.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁,可选用的试剂是酸性KMnO4溶液
C.检验溶液中是否含有COeq \o\al(2-,3):取少量待测液,向其中加入适量稀盐酸,观察是否有大量气泡产生
D.在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知溶液中存在SOeq \o\al(2-,4)或SOeq \o\al(2-,3)
解析 如果溶液中含有Ca2+、Ag+等,向其中加入少量稀硫酸,会有硫酸钙、硫酸银等白色沉淀产生,所以不能确定溶液中含有Ba2+,A项错误;硫酸亚铁可将酸性KMnO4还原而使酸性KMnO4溶液褪色,B项正确;HCOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,3)、HSOeq \o\al(-,3)遇稀盐酸也可产生大量气泡,C项错误;若存在Ag+,加入BaCl2溶液会产生氯化银白色沉淀,D项错误。
答案 B
2.下列离子在未知溶液中的检验方法正确的是( )
选项
离子
检验方法
A
COeq \o\al(2-,3)
向样品中加入足量盐酸,将生成的无色无味的气体通入澄清石灰水中,观察溶液是否变浑浊
B
SOeq \o\al(2-,4)
向样品中先加入稀硝酸酸化,再滴加氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀生成
C
Fe2+
取少量溶液于试管中,加入酸性高锰酸钾溶液,观察溶液紫色是否褪去
D
I-
取少量溶液于试管中,加入新制氯水,再加入淀粉溶液,观察溶液是否变蓝色
解析 A项,HCOeq \o\al(-,3)会产生干扰,错误;B项,SOeq \o\al(2-,3)会产生干扰,错误;C项,使酸性高锰酸钾溶液褪色的不一定是Fe2+,如SOeq \o\al(2-,3)等,错误;D项,新制氯水能把I-氧化成I2,淀粉遇碘变蓝,因此可以检验I-的存在,正确。
答案 D
离子检验中的常见干扰离子以及排除措施
待检离子
干扰离子
排除措施
Cl-
SOeq \o\al(2-,4)
加过量的Ba(NO3)2溶液
COeq \o\al(2-,3)
加稀硝酸酸化
OH-
SOeq \o\al(2-,4)
COeq \o\al(2-,3)
加盐酸酸化
SOeq \o\al(2-,3)
Ag+
SOeq \o\al(2-,3)
COeq \o\al(2-,3)
加盐酸后将产生的气体通入品红溶液中,溶液褪色
COeq \o\al(2-,3)
SOeq \o\al(2-,3)
加硝酸后将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊
3.(2023·邯郸模拟)某无色透明溶液,可能含有下列离子:H+、Ba2+、Fe3+、Mg2+、SOeq \o\al(2-,4)、Cl-、HCOeq \o\al(-,3),现做实验如下:
①取少量原溶液滴加石蕊试液呈红色;
②取少量原溶液,加入过量的NaOH溶液,有白色沉淀生成;
③取少量原溶液,加入过量氯化钡溶液,有白色沉淀生成,静置分层;取静置后的上层清液,加入硝酸银溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成。
下列说法错误的是( )
A.溶液中一定存在的离子是H+、Mg2+、SOeq \o\al(2-,4)
B.溶液中一定不存在的离子是HCOeq \o\al(-,3)、Fe3+、Ba2+
C.②中生成白色沉淀的离子方程式为Mg2++2OH-===Mgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))2↓
D.根据③现象可知原溶液中一定含有Cl-
解析 溶液无色透明,说明不含Fe3+;根据①可知该溶液显酸性,存在大量H+,所以一定不含HCOeq \o\al(-,3);实验②中加入过量的NaOH溶液,有白色沉淀生成,说明溶液中含有Mg2+,该白色沉淀为Mgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))2;实验③中加入过量氯化钡溶液,产生白色沉淀,说明溶液中含有SOeq \o\al(2-,4),则原溶液中一定不含Ba2+;取静置后的上层清液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,且不溶于稀硝酸,则白色沉淀为氯化银,因加入氯化钡时引入Cl-,所以不能确定原溶液是否含Cl-,D错误;由分析可知溶液中一定存在的离子是H+、Mg2+、SOeq \o\al(2-,4),A正确;一定不存在的离子是HCOeq \o\al(-,3)、Fe3+、Ba2+,B正确;白色沉淀为Mgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))2,C正确。
答案 D
4.已知1 L某待测液中除含有0.2 mol·L-1 Na+外,还可能含有下列离子中的一种或几种:
阳离子
K+、NHeq \o\al(+,4)、Mg2+、Ba2+、Fe3+
阴离子
Cl-、Br-、COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,4)
现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量):
(1)由气体B可确定待测液中含有的离子是________。
(2)由沉淀D和沉淀E可以判断待测液中一定含有的离子是________,据此可以排除的离子是________。
(3)由白色沉淀B可确定待测液中含有的离子是________。
(4)某同学读图后,认为待测液中一定不含溴离子,他判断的依据是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)综合分析,待测液中K+的最小浓度为______。
解析 待测液与BaCl2溶液反应生成滤液A和沉淀A,沉淀A与稀硝酸反应生成白色沉淀D和无色气体D,无色气体D与石灰水反应生成白色沉淀E,则待测液中一定含有SOeq \o\al(2-,4)和COeq \o\al(2-,3),结合离子共存的条件可知待测液中一定不存在Mg2+、Ba2+、Fe3+;滤液A与NaOH反应生成的气体B为NH3,同时还生成了白色沉淀B,则待测液中一定含有NHeq \o\al(+,4)、HCOeq \o\al(-,3);根据向溶液B中通入氯气,溶液呈浅黄绿色和向溶液B中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀可知,待测液中一定不存在Br-;由于实验过程中加入了BaCl2溶液,因此由白色沉淀C无法确定待测液中是否含有Cl-。(5)结合题中数据可知待测液中n(NHeq \o\al(+,4))=0.1 mol,n(HCOeq \o\al(-,3))=n(BaCO3)沉淀B=eq \f(19.7 g,197 g·mol-1)=0.1 mol,n(COeq \o\al(2-,3))=n(CaCO3)沉淀E
=eq \f(10.0 g,100 g·mol-1)=0.1 mol,n(SOeq \o\al(2-,4))=n(BaSO4)沉淀D=eq \f(11.65 g,233 g·mol-1)=0.05 mol,n(Na+)+n(NHeq \o\al(+,4))=0.2 mol+0.1 mol=0.3 mol,2n(COeq \o\al(2-,3))+2n(SOeq \o\al(2-,4))+n(HCOeq \o\al(-,3))=0.4 mol,根据电荷守恒知待测液中一定含有K+。若待测液中不含Cl-,则n(K+)=0.1 mol;若待测液中含有Cl-,则n(K+)>0.1 mol,所以c(K+)≥0.1 mol·L-1。
答案 (1)NHeq \o\al(+,4) (2)COeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,4) Mg2+、Ba2+、Fe3+ (3)HCOeq \o\al(-,3) (4)向溶液B中通入氯气,溶液呈浅黄绿色(或向溶液B中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀) (5)0.1 mol·L-1
离子推断的“四项基本原则”
实验操作(取少量或适量待检溶液于试管中,加入……试剂,再加入……试剂)
⇓
现象描述(①溶液由……变为……,②若有……生成,③若没有……等)
⇓
得出结论(如“若……说明……,若……说明……”)
1.(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】 (NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】 该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
连接装置A→D→B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SOeq \o\al(2-,3),无SOeq \o\al(2-,4)。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
检验装置D内溶液中有SOeq \o\al(2-,3),无SOeq \o\al(2-,4)的实验操作和现象是_______________ ____________________________________________________________________。
答案 取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入足量稀盐酸后,沉淀完全溶解,放出无色刺激性气味气体
2.(1)结晶析出Na2S2O3·5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验,检验产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作、现象和结论:_____________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解:S2Oeq \o\al(2-,3)+2H+===S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液。
(2)榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。试设计实验证明榴石矿中含有FeO(试剂任选,说明实验操作与现象)___________ ____________________________________________________________________。
答案 (1)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层溶液(或过滤,取滤液)于一试管中,滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质(答案合理即可)
(2)取矿石少许,加稀硫酸充分反应后,向其中滴加酸性高锰酸钾溶液,若紫色褪去,证明矿石中含有FeO(不能加盐酸溶解)
3.为了探究AgNO3的氧化性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验,可选用试剂:KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
______
______
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入________,振荡
______
______
存在Fe2+
【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+。
解析 KSCN溶液遇Fe3+,溶液变红色。由于氯水与Fe2+反应现象不明显,应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验,如有蓝色沉淀出现,则证明存在Fe2+,否则不存在。
答案 溶液呈红色 K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀
1.粗食盐水中常含有的杂质离子:Ca2+、Mg2+、SOeq \o\al(2-,4)。
2.粗盐的除杂原理及规律
(1)原理
(2)路线
3.粗盐提纯过程中涉及的主要操作
(1)过滤 (2)蒸发
1.(2022·广东卷)实验室进行粗盐提纯时,需除去Ca2+、Mg2+和SOeq \o\al(2-,4),所用试剂包括BaCl2以及( )
A.Na2CO3、NaOH、HCl
B.Na2CO3、HCl、KOH
C.K2CO3、HNO3、NaOH
D.Na2CO3、NaOH、HNO3
解析 粗盐中主要成分为NaCl。除去Ca2+选用COeq \o\al(2-,3)将其转化为沉淀,为了不引入新杂质,所加物质的阳离子为Na+,即选用Na2CO3除去Ca2+,同理可知,除去Mg2+需选用NaOH,除去SOeq \o\al(2-,4)需选用BaCl2,因所加除杂试剂均过量,因此向粗盐样品中加入除杂试剂的顺序中,BaCl2先于Na2CO3加入,利用Na2CO3除去Ca2+和多余的Ba2+,因Na2CO3、NaOH均过量,成为新杂质,需要过滤后向滤液中加入HCl,至溶液中不再有气泡产生,以此除去Na2CO3、NaOH,然后将溶液蒸干得到较为纯净的食盐产品,综上所述,答案为A。
答案 A
2.(2024·日照青山学校月考)用沉淀法除去粗盐中的SOeq \o\al(2-,4)、Ca2+、Mg2+的操作为:称取一定质量的粗盐,放入烧杯中,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌使粗盐完全溶解,向粗盐水中依次滴加过量的Na2CO3、BaCl2、NaOH溶液,静置,然后用玻璃棒引流至漏斗中过滤,向所得滤液中滴加盐酸直至没有气泡冒出,用胶头滴管吸取少量溶液滴在pH试纸上,测得滤液呈中性或微酸性,将滤液倒入坩埚中,用酒精灯加热,当出现较多固体并剩余少量水时停止加热,利用余热将滤液蒸干。实验中有几处错误?( )
A.2处
B.3处
C.4处
D.5处
解析 向粗盐水中先加入过量BaCl2溶液,使SOeq \o\al(2-,4)转化为BaSO4沉淀;再加入过量NaOH溶液,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀;然后再加入稍过量的Na2CO3溶液,使原溶液中的Ca2+及加入的过量的Ba2+转化为CaCO3、BaCO3沉淀;然后过滤除去BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3沉淀,这是第一处错误。向所得滤液中滴加盐酸直至没有气泡冒出,说明盐酸已经过量,此时停止滴加盐酸,不需用pH检验溶液的酸碱性,这是第二处错误。然后再把滤液倒入蒸发皿中,用酒精灯加热,进行蒸发结晶,而不是在坩埚中蒸发结晶,故该实验操作中共有三处错误,故选B。
答案 B
3.试剂级NaCl可用海盐(含泥沙、海藻、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+,SOeq \o\al(2-,4)等杂质)为原料制备。制备流程简图如下:
海盐→eq \x(焙炒)→eq \x(溶解)→eq \x(除杂)→滤液→eq \x(操作X)→饱和溶液eq \o(――→,\s\up17(通HCl))
eq \x(结晶)→NaCl
(1)焙炒海盐的目的是____________________________________________。
(2)根据除杂原理,在表中填写除杂时依次添加的试剂及其预期沉淀的离子。
实验步骤
试剂
预期沉淀的离子
步骤1
BaCl2溶液
SOeq \o\al(2-,4)
步骤2
步骤3
(3)操作X为________。
(4)用如图所示装置,以焙炒后的海盐为原料制备HCl气体,并通入NaCl饱和溶液中使NaCl结晶析出。
①试剂a为________。相比分液漏斗,选用仪器1的优点是________________ ________________________________________________。
②对比实验发现,将烧瓶中的海盐磨细可加快NaCl晶体的析出,其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 (1)焙炒海盐可以除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,加速溶解;(2)步骤2可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+,步骤3加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+(或步骤2加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+,步骤3可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+);(3)根据分析可知操作X为蒸发浓缩;(4)①实验室可以利用浓硫酸与氯化钠固体共热制取HCl气体,所以试剂a为浓硫酸;仪器1侧面导管可以平衡压强,使液体顺利滴下;②将烧瓶中的海盐磨细可以增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快,从而加快NaCl晶体的析出。
答案 (1)除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小
(2)NaOH Mg2+和Fe3+ Na2CO3 Ba2+和Ca2+
(3)蒸发浓缩
(4)①浓硫酸 可平衡压强,使液体顺利滴下
②增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快
1.(2023·辽宁卷)下列鉴别或检验不能达到实验目的的是( )
A.用石灰水鉴别Na2CO3与NaHCO3
B.用KSCN溶液检验FeSO4是否变质
C.用盐酸酸化的BaCl2溶液检验Na2SO3是否被氧化
D.加热条件下用银氨溶液检验乙醇中是否混有乙醛
解析 石灰水的主要成分为Ca(OH)2能与碳酸钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钙,二者均生成白色沉淀,不能达到鉴别的目的,A错误;Fe2+变质后会生成Fe3+,可以利用KSCN溶液鉴别,现象为溶液变成红色,可以达到检验的目的,B正确;Na2SO3被氧化后会变成Na2SO4,加入盐酸酸化的BaCl2后可以产生白色沉淀,可以用来检验Na2SO3是否被氧化,C正确;含有醛基的物质可以与银氨溶液反应生成银单质,可以用来检验乙醇中混有的乙醛,D正确。
答案 A
2.(2022·湖北卷)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,3)
B.在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Fe3+、I-、Ba2+、HCOeq \o\al(-,3)
C.在0.1 mol·L-1醋酸溶液中:SOeq \o\al(2-,4)、NHeq \o\al(+,4)、Br-、H+
D.在0.1 mol·L-1硝酸银溶液中:K+、Cl-、Na+、COeq \o\al(2-,3)
解析 氨水显碱性,会与Ag+、Cu2+反应,不能大量共存,A错误;Fe3+、I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,B错误;硝酸银中的银离子会与氯离子反应生成沉淀,不能大量共存,D错误。
答案 C
3.(2022·广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A.加入AgNO3溶液产生沉淀
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现
D.加入K3eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Fe\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CN))6))溶液无蓝色沉淀生成
解析 镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀,则将其放入到酸化的3% NaCl溶液中,会构成原电池,由于锌比铁活泼,作原电池的负极,而铁片作正极,溶液中破损的位置会变大,铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气,溶液中会有亚铁离子生成,据此分析解答。氯化钠溶液中始终存在氯离子,所以加入硝酸银溶液后,不管铁片是否被腐蚀,均会出现白色沉淀,故A不符合题意;淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质,但不论铁片是否被腐蚀,均无氧化性物质和碘化钾发生反应,故B不符合题意;KSCN溶液可检测铁离子的存在,上述现象中不会出现铁离子,所以无论铁片是否被腐蚀,加入KSCN溶液后,均无红色出现,故C不符合题意;K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂,若铁片没有被腐蚀,则溶液中不会生成亚铁离子,则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀,故D符合题意。
答案 D
4.(2023·山东卷)鉴别浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3三种溶液,仅用下列一种方法不可行的是( )
A.测定溶液pH
B.滴加酚酞试剂
C.滴加0.1 mol·L-1KI溶液
D.滴加饱和Na2CO3溶液
解析 NaClO为强碱弱酸盐,其水溶液显碱性,Ba(OH)2为强碱,Al2(SO4)3为强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3溶液,其pH大小关系为Ba(OH)2>NaClO>Al2(SO4)3,且NaClO溶液能够漂白pH试纸,故测定溶液pH可进行鉴别,A不符合题意;NaClO具有强氧化性,可使酚酞试剂褪色,Ba(OH)2溶液可使酚酞试剂显红色,Al2(SO4)3水溶液显酸性,滴加酚酞溶液呈无色,因此滴加酚酞试剂可进行鉴别,B不符合题意;NaClO能将I-氧化为I2,Ba(OH)2、Al2(SO4)3与KI均不反应,只用KI溶液无法鉴别NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3三种溶液,C符合题意;NaClO与饱和Na2CO3溶液不反应,二者混合无现象,Ba(OH)2与饱和Na2CO3溶液反应生成BaCO3白色沉淀,Al2(SO4)3与饱和Na2CO3溶液发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3白色沉淀和CO2气体,故滴加饱和Na2CO3溶液可鉴别,D不符合题意。
答案 C
5.(2022·浙江卷)化合物X由三种元素组成,某实验小组按如下流程进行相关实验:
化合物X在空气中加热到800 ℃,不发生反应。
请回答:
(1)组成X的三种元素为________;X的化学式为________。
(2)溶液C的溶质组成为________(用化学式表示)。
(3)①写出由X到A的化学方程式_____________________________________
____________________________________________________________________。
②X难溶于水,但可溶于氨水中,写出该反应的离子方程式_______________ ____________________________________________________________________。
(4)设计实验,检验尾气中相对活泼的2种气体
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 化合物X由三种元素组成,在加热条件下和足量氨气反应生成固体混合物A,A和盐酸反应生成0.960 g紫红色固体应该是Cu,无色溶液B中加入0.015 mol稀硫酸生成白色沉淀1.165 g应该是BaSO4,无色溶液C中加入足量BaCl2溶液生成白色沉淀2.330 g是BaSO4,据此解答。
(1)根据以上分析可知Cu的物质的量是0.960 g÷64 g/mol=0.015 mol,第一次生成硫酸钡的物质的量是1.165 g÷233 g/mol=0.005 mol,第二次生成硫酸钡的物质的量是2.33 g÷233 g/mol=0.01 mol,因此1.965 g X中一定含有0.960 g Cu,Ba的质量是0.005 mol×137 g/mol=0.685 g,二者质量之和是1.645 g<1.965 g,相差0.32 g,根据原子守恒可知应该是氧元素,物质的量是0.32 g÷16 g/mol=0.02 mol,则Ba、Cu、O三种原子的个数之比是1∶3∶4,所以组成X的三种元素为Ba、Cu、O,X的化学式为BaCu3O4。
(2)根据氯原子守恒以及溶液C仍然能与氯化钡反应生成硫酸钡可知溶液C的溶质组成为HCl、H2SO4。
(3)①反应中Cu元素化合价降低,得到电子,则氨气中氮元素化合价升高,被氧化生成氮气,根据原子守恒可知由X到A的化学方程式为2NH3+BaCu3O4△,Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O。②X难溶于水,但可溶于氨水中,说明有[Cu(NH3)4]2+生成,所以该反应的离子方程式为BaCu3O4+12NH3·H2O=== 3[Cu(NH3)4]2++Ba2++8OH-+8H2O。
(4)反应中氨气可能过量,高温下水是气态,氮气性质稳定,所以需要检验的是氨气和水蒸气,实验方案为:将湿润的红色石蕊试纸置于尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3;将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O。
答案 (1)Ba、Cu、O BaCu3O4
(2)HCl、H2SO4
(3)①2NH3+BaCu3O4eq \o(=====,\s\up17(△))Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O ②BaCu3O4+12NH3·H2O===3[Cu(NH3)4]2++Ba2++8OH-+8H2O
(4)将湿润的红色石蕊试纸置于尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3;将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O
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