高中化学盐类水解的应用实验题

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_0(Mn+)=0.1mol·L^{-1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M{n}^{2+}$	$F{e}^{2+}$	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$Z{n}^{2+}$	$N{i}^{2+}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。    

（2）"氧化"中添加适量的 $Mn{O}_2$ 的作用是将________。    

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。    

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z{n}^{2+}$ 和 $N{i}^{2+}$ ， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $Mg{F}_2$ 沉淀除去 $M{g}^{2+}$ 。若溶液酸度过高， $M{g}^{2+}$ 沉淀不完全，原因是________。   

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。    

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $LiN{i}_{x}C{o}_{y}M{n}_z{O}_2$ ， 其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x=y=\frac{1}{3}$ 时， z=________。    

我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ZnS,含有 和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子 形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

回答下列问题：    

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为________。    

（2）滤渣1的主要成分出 $\mathit{Si}{O}_2$ 外还有________;氧化除杂工序中ZnO的作用是________.若不通入氧气，其后果是________。    

（3）溶液中的 $C{d}^{2+}$ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________。    

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________;沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。    

聚合硫酸铁（PFS）是水处理中重要的絮凝剂，如图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程．

回答下列问题

（1）废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分为________．粉碎过筛的目的是________．

（2）酸浸时最合适的酸是________，写出铁锈与酸反应的离子方程式________．

（3）反应釜中加入氧化剂的作用是________，下列氧化剂中最合适的是________（填标号）．

A．

$KMn{O}_4$

B．

$C{l}_2$

C．

$H_2{O}_2$

D．

$HN{O}_3$

（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小时 $F{e}^{3+}$ 水解程度弱，pH偏大时则________．

（5）相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是________．

（6）盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，定义式为 $\mathrm{B}=\frac{3n\left(\mathit{OH}\right)}{n\left(\mathit{Fe}\right)}$ （n为物质的量）．为测量样品的B值，取样品 $mg$ ，准确加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，以酚酞为指示剂，用 $cmol•L^{﹣1}$ 的标准NaOH溶液进行中和滴定（部分操作略去，已排除铁离子干扰）．到终点时消耗NaOH溶液 $VmL$ ．按上述步骤做空白对照试验，消耗NaOH溶液 $V_{0}mL$ ，已知该样品中Fe的质量分数w，则B的表达式为________．

硼酸 $（H_3{\mathit{BO}}_3）$ 是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含 ${Mg}_2{B}_2{O}_5\bullet H_{2}O、{SiO}_2$ 及少量 ${Fe}_2{O}_3、{Al}_2{O}_3$ ）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在 $95℃$ "溶侵"硼镁矿粉，产生的气体在"吸收"中反应的化学方程式为_________。

（2）"滤渣1"的主要成分有_________。为检验"过滤1"后的滤液中是否含有 ${\mathrm{Fe}}^{3+}$ 离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H3BO3的解离反应： $H_3{\mathit{BO}}_3+H_{2}O\rightleftharpoons H^{+}+B{\left(\mathit{OH}\right)}_4^{-}$ ， ${\mathrm{K}}_a=5.81\times {10}^{-10}$ ，可判断 $H_3{\mathit{BO}}_3$ 是_______酸；在"过滤2"前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。

（4）在"沉镁"中生成 ${Mg\left(\mathit{OH}\right)}_2\bullet {Mg\mathit{CO}}_3$ 沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

某化学兴趣小组做了Na₂CO₃的相关性质实验，请按要求回答问题：
第一步：称量10.6g Na₂CO₃固体全部溶于水中，配成100mL溶液；
第二步：量取5.0mL上述溶液于试管中，再滴加2滴酚酞溶液，观察到的现象是             ，请说明原因                   （用离子方程式表示）；
第三步：将第二步试管中的溶液均分成2份，一份微微加热，观察到的现象是               ，请说明原因：            （用文字说明）；另一份慢慢滴加1.0 mol/L CaCl₂溶液，观察到的现象是             ；
第四步：再量取4mL Na₂CO₃溶液于干净的试管中，缓慢滴加1.0mol/L HCl溶液2mL，滴加过程中始终没有观察到气泡产生，请说明原因                         （用离子方程式表示）。

某实验小组同学依据资料深入探究Fe³⁺在水溶液中的行为。
资料：
i．Fe³⁺在水溶液中以水合铁离子的形式存在，如[Fe(H₂O)₆]³⁺；
[Fe(H₂O)₆]³⁺发生如下水解反应：
[Fe(H₂O)₆]³⁺(几乎无色) + nH₂O  [Fe(H₂O)_6-n(OH)_n]^3-n(黄色) + nH₃O⁺(n = 0～6) ；
ii.[FeCl₄(H₂O)₂]^-为黄色。
进行实验：
【实验I】

【实验II】
分别用试管①、③中的试剂作为待测液，用色度计测定其透光率。透光率越小，溶液颜色越深；透光率越大，溶液颜色越浅。
       
图1                                  图2
Fe(NO₃)₃溶液透光率随温度变化曲线           FeCl₃溶液透光率随温度变化曲线
（1）实验I中，试管②溶液变为无色的原因是                。
（2）实验I中，试管③溶液呈棕黄色与[FeCl₄(H₂O)₂]^-有关，支持此结论的实验现象是            。
（3）由实验II图1、2可知：加热时，溶液颜色              （填“变浅”、“变深”或“不变”）。
（4）由实验II，可以得出如下结论：
[结论一] FeCl₃溶液中存在可逆反应：[FeCl₄(H₂O)₂]^- + 4H₂O  [Fe(H₂O)₆]³⁺ + 4Cl^-,得出此结论的理由是              。
[结论二] 结论一中反应的ΔH           （填“>0”或“<0”）。
（5）实验小组同学重新设计了一个实验证明（4）中结论一。实验方案：取试管①中溶液，          （请描述必要的实验操作和现象）。

（1）常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L MOH溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），测得混合溶液的pH=6，混合溶液中由水电离出的c（H⁺）_______0.2mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H⁺）（填“＞”、“＜”、或“=”） 。
（2）常温下若将0.2mol/L MOH溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，测得混合溶液的pH＜7，则说明在相同条件下MOH的电离程度__________MCl的水解程度。（填“＞”、“＜”、或“=”）
（3）常温下若将0.1mol/L的HR溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH≠7，则混合溶液的pH_____________。（填“＞7”、“＜7”、或“无法确定”）
（4）用0.1000mol/L HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液，重复三次的实验数据如下所示

实验序号	0.1032mol/L HCl溶液体积/mL	待测NaOH溶液体积/mL
1	27.83	25.00
2	26.53	25.00
3	27.85	25.00

①待测NaOH溶液的物质的量浓度为________________mol/L。（保留四位有效数字）
②下列情况可能引起测定结果偏高的是____________。
A．酸式滴定管未用标准盐酸溶液润洗   B．滴定前滴定管尖嘴中有一气泡，滴定后气泡消失了
C．锥形瓶未用待测液润洗             D．酸式滴定管滴定前平视读数，滴定后俯视读数
（5）滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等．沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂．已知一些银盐的颜色和Ksp（20℃）如下，测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银溶液进行滴定．

化学式	AgCl	AgBr	AgI	Ag2S	Ag2CrO4
颜色	白色	浅黄色	黄色	黑色	红色
Ksp	1.8×10^﹣10	5.0×10^﹣13	8.3×10^﹣17	2.0×10^﹣48	1.8×10^﹣10

滴定时，你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的_________________。
A．KBr               B．KI                C．K₂S               D．K₂CrO₄

(1)研究CO₂在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：①气提、吸收CO₂，用N₂从酸化后的海水中吹出CO₂并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

②滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO₃，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度=        mol/L。
（2）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH   0.1 mol/L Na₂SO₃溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）。浓度均为0.1 mol/L 的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2–、CO₃^2–、HSO₃^–、HCO₃^– 浓度从大到小的顺序为      。
已知： H₂SO₃  K_i1=1.54×10^-2  K_i2=1.02×10^-7
HClO  K_i1=2.95×10^-8
H₂CO₃  K_i1=4.3×10^-7  K_i2=5.6×10^-11

浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐，(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]比绿矾（FeSO₄·7H₂O）更稳定，常用于定量分析。莫尔盐的一种实验室制法如下：

（1）向废铁屑中加入稀硫酸后，并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤，其目的是_________；
（2）浓度均为0.10mol•L^-1的莫尔盐溶液和FeSO₄溶液，c（Fe²⁺）前者______后者．（填“大于”、“小于”或“等于”或“无法判断”）
（3）0.10mol•L^-1莫尔盐溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________；
（4）常温下，若0.10mol•L^-1（NH₄）₂SO₄溶液的pH=5，求算NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b≈________；

《化学反应原理》一书中，我们学习了两个重要的定量实验。请回答下列问题：
I.某化学兴趣小组要完成中和热的测定。
（1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、0.5mol·L^-1盐酸、0.55mol·L^-1  NaOH溶液，尚缺少的实验玻璃用品是        、        。
（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？     （填“能”或“否”），其原因是         。
（3）他们记录的实验数据如下：

实 验 试剂如下	溶 液 温 度	中和热 △H
t1	t2
①	50mL0.55mol.L^-1NaOH	50mL.0.5mol.L^-1HCl	20℃	23.3℃
②	50mL0.55mol.L^-1NaOH	50mL.0.5mol.L^-1HCl	20℃	23.5℃

已知：Q（放）="C" m(t₂ -t₁)，反应后溶液的比热容C为4.18KJ·℃^-1·Kg^-1，m指溶液的质量，各物质的密度均为1g·cm^-3。
①计算分析△H=             。(结果保留3位有效数字)
②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式：
II.为了测定含有H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的试样中各物质的质量分数，进行如下实验：
①称取6.0 g试样，加水溶解，配成250 mL试样溶液。
②用酸式滴定管量取25.00 mL试样溶液放入锥形瓶中，并加入2~3滴酚酞试液，用0.2500 mol/L NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。
③再取25.00 mL试样溶液放入另一锥形瓶中，用0.1000 mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00 mL。
回答下列问题：
（1）已知：0.10 mol/L KHC₂O₄溶液pH约为3，其中含碳元素的粒子浓度由大到小的顺序为
（2） 完成并配平下列离子方程式
C₂O₄^2-    +      MnO₄^-   +    H⁺   =    CO₂    +    Mn²⁺    +
（3） 步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，则测得的H₂C₂O₄·2H₂O的质量分数        。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（4） 步骤③中判断滴定终点的方法是                                  。
（5）常温下0.01 mol/L的H₂C₂O₄、KHC₂O₄、K₂C₂O₄溶液的pH如下表所示

①写出H₂C₂O₄的电离方程式_________                          __________________。
②KHC₂O₄溶液显酸性的原因是 (请用方程式并结合必要的文字回答该小题) _______________
③向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是______。
A．c K⁺) = c(HC₂O₄-) + c(H₂C₂O₄) + c(C₂O₄^2-)
B．c(Na⁺) = c(H₂C₂O₄) + c(C₂O₄^2-)
C．c(K⁺) + c(Na⁺) = c(HC₂O₄-) + c(C₂O₄^2-)
D．c(K⁺) > c(Na⁺)

纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，经过滤、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂。
用现代分析仪器测定TiO₂粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
注：NH₄Fe（SO₄)₂是一种复盐。请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_________________________。
（2）检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是_________________________。
（3）配制NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是______________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要下图中的_______（填字母代号）。

（4）滴定终点的现象是__________________________________________。
（5）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g·mol^－1）试样w g，消耗C mol/L NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为___________________。
（6）判断下列操作对TiO₂质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH₄Fe（SO₄)₂溶液有少量溅出，使测定结果__  __。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_________。

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。
（2）反应II中加入NaHCO₃调节体系的pH在____范围内。
（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________ 。
（4）反应III中通入氧气可减少NaNO₂的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO₂)=____mol。
（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。
（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)²⁺离子可发生水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。

（本题14分）
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：4FeO₄^2+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^-＋2H₂O→CrO₄^2-＋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            。（答案用小数表示，保留3位小数）

工业废渣、废水回收利用是重要研究课题。下面流程是生产食用香料正丁酸乙酯的工厂废水（含乙醇、正丁酸乙酯、正丁酸、乙醚和大量无机悬浮物）联合利用电子工业废料（含SiO₂和Cu₂(OH)₂CO₃）回收铜的工艺设计。

回答下列问题：
（1）初沉加入的试剂是明矾，写出参与净水的离子的水解方程式：                  。
（2）固体X的成分是            ，反应I的化学反应方程式                     。
（3）试剂Y为           ；加快反应II速率的措施有（任写一条）                  。
（4）反应Ⅲ的离子方程式为：                                                  。
（5）硅胶在生活与生产中用途广泛，写出其中一种用途                            。

某学生对Na₂SO₃与AgNO₃在不同PH下的反应进行探究。
（1）测得Na₂SO₃溶液PH=11，AgNO₃溶液PH=5，二者水解的离子分别是            。
（2）调节PH，实验记录如下：

查阅资料得知：
i．Ag₂SO3：白色，难溶于水，溶于过量Na₂SO₃的溶液
ii．Ag₂O：棕黑色，不溶于水，能和酸反应
①推测a中白色沉淀为Ag₂SO3，离子方程式是            。
②推测a中白色沉淀为Ag₂SO4，推测的依据是            。
（3）取b、c中白色沉淀，置于Na₂SO₃溶液中，沉淀溶解。该同学设计实验确认了白色沉淀不是Ag₂SO4，实验方法是：另取Ag₂SO4固体置于         溶液中，未溶解。
（4）将中滤出、洗净，为确认其组成，实验如下：
Ⅰ．向X中滴加稀盐酸，无明显变化
Ⅱ．向X中加入过量浓HNO3，产生红棕色气体
Ⅲ．用Ba（NO₃）₂溶液、BaCl₂溶液检验Ⅱ中反应后的溶液，前者无变化，后者产生白色沉淀
①实验Ⅰ的目的是      。
②根据上述现象，分析X的性质和元素组成是            。
③Ⅱ中反应的化学方程式是            。
（5）该同学综合以上实验，分析产生X的原因，认为随着酸性的增强，还原性增强。通过进一步实验确认了这种可能性，实验如下：

①气体Y是       。
②白色沉淀转化为X的化学方程式是            。