高中化学盐类水解的应用实验题

(16分) 硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl₃)可用于制取乙硼烷(B₂H₆)，也可作有机合成的催化剂。
查阅资料　①BCl₃的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃；②2B＋6HCl△2BCl₃↑＋3H₂↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。
设计实验　某同学设计如图所示装置制备三氯化硼：

请回答下列问题：
（1）常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，而且不需要加热，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：            _____。
（2）E装置的作用是           。如果拆去B装置，可能的后果是                 。
（3）实验中可以用一个盛装   (填试剂名称)的干燥管代替F和G装置，使实验更简便。
（4）三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H₃BO₃)和白雾，写出该反应的化学方程式：            ；实验室保存三氯化硼的注意事项是       。
（5）为了顺利完成实验，正确的操作是       (填序号).
①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
（6）请你补充完整下面的简易实验，以验证制得的产品中是否含有硼粉：取少量样品于试管中，滴加浓       （填化学式）溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉。

常温下，将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合，两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表，请回答：

实验编号	HA物质的量浓度(mol/L)	NaOH物质的量浓度(mol/L)	混合溶液的pH
甲	0.2	0.2	pH＝a
乙	c	0.2	P H＝7
丙	0.2	0.1	pH＞7
丁	0.1	0.1	pH＝9

 
（1）不考虑其它组的实验结果，单从甲组情况分析，如何用a (混合溶液的pH)来说明HA是强酸还是弱酸_________________________________。
（2）不考虑其它组的实验结果，单从乙组情况分析，C是否一定等于0.2________ (选填“是”或“否”)。
（3）丙组实验结果分析，HA是________酸（选填“强”或“弱”）。该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________________。
（4）丁组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH^－)＝________。

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≈________；

某研究性学习小组利用手持技术探究强碱和不同的酸中和反应的过程如下：
（1）实验步骤：
① 分别配制浓度均为0.1mol·L^-1的NaOH、HC1、CH₃ COOH、H₃PO₄溶液备用。配制过程中用到的玻璃仪器有烧杯、容量瓶、玻璃棒、细口瓶、        、       。
② 在锥形瓶中加入10mL0.1 mol·L^-1的HC1，在25.00mL     （填“酸式”、“碱式”）滴定管中加入0.1 mol·L^-1的NaOH，连接数据采集器和pH传感器。
③ 向锥形瓶中滴入NaOH，接近估算的NaOH用量附近时，减慢滴加速度，等读数稳定后，再滴下一滴NaOH。
④存储计算机绘制的pH变化图。用0.1 mol·L^-1的CH₃ COOH、H₃ PO₄溶液代替HC1重复上述②～④的操作。
（2）结果分析：20℃时NaOH分别滴定HC1、CH₃ COOH、H₃ PO₄的pH变化曲线如下。

根据上述曲线回答下列问题：
①20℃时，三种酸从强到弱的顺序是            ；
②滴定开始后醋酸曲线变化比盐酸快的原因是                     ；
③醋酸恰好中和时pH≈8的原因是                 ；
④某同学认为前述的步骤中，NaOH滴定磷酸不可行其原因是　　　　　　　　　。

（1）甲同学在用FeSO₄固体配制FeSO₄溶液时，除了加入蒸馏水外，还需加      和        试剂（填化学式）
（2）乙同学为标定某醋酸溶液的准确浓度，用0.2000 mol·L^—1的NaOH溶液对20.00mL醋酸溶液进行滴定，几次滴定消耗NaOH溶液的体积如下：

实验序号	1	2	3	4
消耗NaOH溶液的体积(mL)	20.05	20.00	18.80	19.95

则该醋酸溶液的准确浓度为                   。(保留小数点后四位)
（3）丙同学利用：5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋===5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O反应，用KMnO₄溶液滴定某样品进行铁元素含量的测定。
①设计的下列滴定方式，最合理的是_____。(夹持部分略去)(填字母序号)

②判断滴定终点的依据是                                                 。

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_________。

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面的氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成难溶物Sn（OH）Cl（碱式氯化亚锡）。
请回答下列问题：
（1）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因                 。
（2）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH ②                      。
（3）反应Ⅰ生成的气体为CO₂，得到的沉淀是SnO。该沉淀经过滤后需漂洗，如何证明沉淀已经洗涤完全？                                                         。
（4）多步操作包含的具体实验步骤的名称可以是：                                  。
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是       。
（6）该小组通过下列方法测所用锡粉样品的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl→SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl →6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1. 226 g 锡粉样品，经上述各步反应后，共用去0.1000 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.00 mL。则该锡粉样品中锡的质量分数是        

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。    

直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe₂(OH) _n (SO₄) _3－n/2]_m (n>2 , m≤10)的实验流程如下：
已知：盐基度=n(OH^－)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH^－)、n(Fe)分别表示PFS中OH^－和Fe³⁺的物质的量。所得产品若要用于饮用水处理，需达到盐基度指标为 8.0%~16.0%。
（1）实验加入硫酸的作用是    。取样分析Fe²⁺浓度，其目的是    。
（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为    。若溶液的pH偏小，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数    。（填“偏高”、“偏低”、“无影响”）
（3）氧化时控制反应温度为50~60℃的原因是    。
（4）聚合反应的原理为m[Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2]  [Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 ] _m，则水解反应的化学方程式为    。
（5）产品盐基度的测定方法：
Ⅰ 称取m g固体试样，置于400 mL聚乙烯烧杯中，加入25 mL盐酸标准溶液，再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿。
Ⅱ 室温下放置10 min，再加入10 mL氟化钾溶液，摇匀，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀。
Ⅲ 加入5滴酚酞指示剂，立即用物质的量浓度为c mol·L^－1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗体积为V  ml。
Ⅳ 向聚乙烯烧杯中，加入25 mL盐酸标准溶液，再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿。然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验，消耗氢氧化钠标准液的体积为V₀   ml。
①达到滴定终点的现象为    。
②已知试样中Fe³⁺的质量分数为w₁，则该试样的盐基度(w)的计算表达式为    。

用下图所示实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是

A．制氨气时，用装置①吸收尾气

B．按装置②所示的气流方向收集NH3等

C．用图③所示装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体

D．用图④所示装置分离CCl4萃取碘水后的混合液

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=________。    

（1）在中和滴定操作过程中，有以下各项因操作不当引起的实验误差，用“偏高”、“偏低”或“无影响”填空：
①滴定管用蒸馏水洗净后，未用已知浓度的标准溶液润洗，使滴定结果        ；
②锥形瓶用蒸馏水洗净后，又用待测溶液润洗，使滴定结果          ；
③滴定管(装标准溶液)在滴定前尖嘴处有气泡，滴定终了无气泡，使滴定结果     ；
④滴定前平视，滴定终了俯视，使滴定结果          ；
⑤用含Na₂O杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度           ；
⑥洗涤锥形瓶时，误把稀食盐水当做蒸馏水，然后用锥形瓶装待测的盐酸，用NaOH标准溶液滴定时，对测得的结果           。
（2）已知H⁺(aq)+OH^-(aq) = H₂O(l)  ΔH= －57.3kJ·mol^－1。用50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mol/L NaOH溶液在如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

①从实验装置上看，图中尚缺少一种玻璃仪器是                。
②大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值        (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③若通过实验测定中和热的ΔH，其结果常常大于－57.3kJ·mol^－1，其原因可能是：
                                                   。
（3）分别设计化学实验，用最佳方法证明明矾溶于水时发生的下列变化(供选用的药品和仪器：明矾溶液、石蕊试液、酚酞试液、pH试纸、酒精灯)：
①证明明矾发生了水解反应                                              。
②证明其水解反应是一个吸热反应                                        。

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________．

某同学设计了如下实验探究盐的水解反应规律。
（1）向碳酸钠溶液中滴入几滴酚酞试液，溶液呈红色，用离子方程式表示其原因：
                                         
（2）用pH试纸测得硫酸铝溶液的pH为3，用离子方程式表示硫酸铝溶液呈酸性的原因：                                           ；
简述测定该溶液的pH的操作方法是：                                        
（3）将硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液混合，可观察到的现象是生成无色气体和絮状沉淀，写出该反应的离子方程式:                                                         

向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中的碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是：

A．逐渐减小；

B．逐渐增大；

C．先逐渐增大，而后减小；

D．先逐渐减小，而后增大。你的选择是____（填正确选项的标号）。试用化学方程式和简要文字表达其理由。____________________