高中化学盐类水解的应用实验题

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_________。

（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）

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            。

(15分)酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式。
I、SnSO₄是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：

回答下列问题：
（1）SnCl₂用盐酸而不用水直接溶解的原因是      ，
（2）加入Sn粉的作用是             。
（3）反应A生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式：                       。
（4）反应B硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn²⁺)=1.0mol·L^-1，则应控制溶液pH         。已知：Ksp[Sn(OH)₂]=1.0×10^—26。
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程式：                。
II、金属Sn的制备——以锡石SnO₂为原料，用足量的焦炭作还原剂，在高温下可制得粗锡
（6）该反应的化学方程式为________________________________________。
（7）已知锡与碳同族，粗锡经电解精炼可得纯锡，精炼时的阴极反应式为___________________。

(16分)草酸(H₂C₂O₄)是一种二元弱酸，部分性质如下：能溶于水，易溶于乙醇；大约在175℃升华(175℃以上分解生成H₂O、CO₂和CO)；H₂C₂O₄＋Ca(OH)₂＝CaC₂O₄↓＋2H₂O。现用H₂C₂O₄进行如下实验：
(一) 探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO₂和CO，A、B、C中所加入的试剂分别是：

A、乙醇  B、               C、NaOH溶液。
（1）B中盛装的试剂          (填化学式)
（2）A中加入乙醇的目的是                                             。
(二) 探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)加入到100ml 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈碱性，其原因是                              (用离子方程式表示)。
(三) 用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I、实验前先用酸性KMnO₄标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理：  MnO₄^－ ＋    H₂C₂O₄＋          ＝    Mn^2＋ ＋    CO₂↑＋    H₂O
（1）配平上述离子方程式。
（2）滴定时KMnO₄溶液应盛装于            (填 “酸式”或“碱式”)滴定管中。
Ⅱ、探究影响化学反应速率的因素

实验组别	c(H2C2O4) /(mol/L)	V(H2C2O4) /ml	c(KMnO4) /(mol/L)	V(KMnO4) /ml	c(H2SO4) /(mol/L)	褪色所需时间	实验 目的
1	0.2	2	0.0025	4	0.12	6＇55＇＇	(a)
0.2	2	0.005	4	0.12	5＇17＇＇
0.2	2	0.01	4	0.12	3＇20＇＇
0.2	2	0.02	4	0.12	9＇05＇＇
0.2	2	0.03	4	0.12	11＇33＇＇
0.2	2	0.04	4	0.12	14＇20＇＇

下表列出了在“探究影响化学反应速率的因素”实验中得出的部分实验数据：
请回答：
（1）实验目的(a)是                  ；
（2）根据表中数据在坐标中画出反应褪色所需时间随KMnO₄溶液浓度的变化关系图像；

（3）若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO₄而不选MnCl₂作为催化剂，其原因是                                   。

（1）某兴趣小组在实验室探究工业合成硝酸的化学原理。
①氨的催化氧化：图a是探究氨的催化氧化的简易装置，实验中观察到锥形瓶中铂丝保持红热，有红棕色气体生成或白烟产生。白烟的成分是          （填化学式）。
  
图a                                       图b
②NO₂的吸收：如图b所示，将一瓶NO₂倒置于水槽中，在水下移开玻璃片，可观察到的现象是                  。
（2）三价铁盐溶液因Fe³⁺水解而显棕黄色，请以Fe(NO₃)₃溶液为例，设计实验探究影响盐类水解程度的因素。
①写出Fe(NO₃)₃水解的离子方程式                                      。
②参照示例完成下表实验方案的设计。
限选材料：0.05mol•L^-1Fe(NO₃)₃、0.5mol•L^-1Fe(NO₃)₃、1.0mol•L^-1HNO₃、1.0mol•L^-1NaOH、NaHCO₃固体、蒸馏水、冰水混合物；pH计及其他常见仪器。

可能影响因素	实验操作	预期现象和结论
溶液的酸碱性	取少量0.5mol•L^-1Fe(NO3)3于试管中，加入几滴1mol•L^-1HNO3。	棕黄色溶液颜色变浅，说明溶液酸性增强能抑制Fe(NO3)3的水解。
盐的浓度

 

葡萄糖酸锌[(C₆H₁₁O₆O)₂Zn]是一种营养锌强化剂，对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要作用。工业上通过如下两步制备：

（1）步骤一：充分反应后，过滤除去CaSO₄沉淀。设计一个简单的实验，检验产物葡萄糖酸溶液中是否含有SO₄^2—：     。
（2）步骤二：将葡萄糖酸溶液与ZnO混合，使其充分反应后，继续加入葡萄糖酸溶液至pH为5.8，其目的是     ，下列物质可替代ZnO的是     (填字母)。
a．NH₃·H₂O        b．Zn(OH)₂          c．NaOH         d．ZnSO₄
（3）将最后所得溶液浓缩至原来体积的，加入适量无水乙醇，放置8h以上，经结晶、分离、干燥获得葡萄糖酸锌晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是     。
（4）下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1. 1	3. 2
Fe^2^＋	5. 8	8. 8
Cu^2^＋	5. 2	6. 4

 
某研究性学习小组欲用粗制硫酸锌溶液（其中含有Fe²⁺、Cu²⁺等）制备出活性ZnO，然后再合成葡萄糖酸锌。实验室制备活性ZnO的步骤如下：
①取样，加入适量的KMnO₄溶液，微热，调节溶液pH至     （填写范围），除去溶液中Fe元素。
②加入     ，过滤，向滤渣中加入适量稀硫酸，继续过滤，将两次滤液合并得较高纯度的硫酸锌溶液。
③将纯碱慢慢加入上述硫酸锌溶液中，得碱式碳酸锌[其化学式为Zn₂(OH)₂CO₃]，同时有无色气体产生。写出该反应的离子方程式：     。
④过滤、洗涤，将沉淀灼烧得活性氧化锌。其中灼烧需要的主要仪器有：酒精灯、玻璃棒、三脚架、泥三角、     等。

亚硝酸钠（NaNO₂）是重要的防腐剂。某化学兴趣小组尝试制备亚硝酸钠，查阅资料：①HNO₂为弱酸，在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn^2＋且无气体生成。
②NO不与碱反应，可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸
探究一 亚硝酸钠固体的制备
以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。（反应方程式为2NO＋Na₂O₂=2NaNO₂，部分夹持装置和A中加热装置已略）

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式                          。
（2）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为排除干扰应在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是         （填字母）。
A．浓H₂SO₄   B．碱石灰  C．无水CaCl₂
探究二 亚硝酸钠固体含量的测定及性质验证
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000
mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

 
（3）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是        （填字母）。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定终了仰视读数
（4）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数                    。
（5）亚硝酸钠易溶于水，将0.2mol·L^-1的亚硝酸钠溶液和0.1mol·L^-1的盐酸等体积混合，混合后溶液呈酸性，则混合后溶液中离子浓度由大到小的顺序为           。
探究三  反应废液的处理
反应后烧瓶A中仍然存在一定量的硝酸，不能直接排放，用NaOH溶液调成中性，再用电化学降解法进行处理。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。电化学降解NO₃^-的原理如右图所示。
（6）电源正极为       （填A或B），阴极反应式为                       。

硫及其化合物有广泛的应用，对SO₂性质的研究是高中化学教学的一项重要内容。
I．对比研究是一种重要的研究方法。若将硫的单质及部分化合物按如下表所示分成3 组，则第2组中物质M的化学式是                                        。

第1组	第2组	第3组
S (单质)	SO2、H2SO3、M、NaHSO3	SO3、H2SO4、Na2SO4、 NaHSO4

 
Ⅱ．某校化学学习小组用下图所示的实验装置研究SO₂气体还原Fe³⁺、Br₂的反应。

（1）下列实验方案可以用于在实验室制取所需SO₂的是                        。
A．Na₂SO₃溶液与HNO₃                    B．Na₂SO₃固体浓硫酸
C．固体硫在纯氧中燃烧                    D．铜与热的浓硫酸
（2）装置C的作用是除去多余的SO₂，防止污染空气。已知在用氢氧化钠溶液吸收SO₂的 过程中，往往得到Na₂SO₃和NaHSO₃的混合溶液，常温下，溶液pH随n(SO₃^2—)：n(HSO₃^—)变化关系如下表

n(SO3^2—)：n(HSO3^—)	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

 
当吸收液中n(SO₃^2—)：n(HSO₃^—) =10：1时，溶液中离子浓度关系正确的是                     。
A．c(Na⁺)+ c(H⁺)= 2c(SO₃^2—)+ c(HSO₃^—)+ c(OH^—)
B．c(Na⁺)＞c(HSO₃^—)＞c(SO₃^2—)＞c(OH^—)＞c(H⁺)
C．c(Na⁺)＞c(SO₃^2—)＞c(HSO₃^—)＞c(OH^—)＞c(H⁺)
（3）在上述装置中通入过量的SO₂，为了验证A中SO₂与Fe³⁺发生了氧化还原反应，他们取A中反应后的溶液分成三份，并设计了如下探究实验，请你评价并参与他们的探究过程（限选试剂：KMnO₄溶液、KSCN溶液、BaCl₂溶液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝 酸、Ba(NO₃)₂溶液、新制的氯水）

序号	实验方案	实验现象	结论
方案①	往第一份试液中加入KMnO4溶液溶液	紫红色褪去	SO2与Fe^3+反应生成了Fe^2^+
方案②	往第二份试液中加入		SO2与Fe^3+反应生成了Fe^2^+
方案③	往第二份试液中加入		SO2与Fe^3+反应生成了SO4^2—

 
上述方案①得出的结论是否合理                    ，原因                                。
如果他们设计的方案②与方案③均合理并且得到相应结论，请你将上面表格补充完整。
（4）装置B中能表明Br^—的还原性弱于SO₂的现象是                           。

某学生在0.1mol/LNaHCO₃溶液中滴加酚酞溶液1滴，整个溶液几乎没有什么变化，但溶液加热后，显明显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去。
该学生为了了解该过程的原因，进行了下列探究过程：
【实验探究】
实验1: 加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，测得溶液pH变化如下表

温度（℃）	10	20	30	50	70	80	100
pH	8.3	8.4	8.5	8.9	9.4	9.6	10.1

 
实验2：10℃时，在烧杯中加入0.1mol/LNaHCO₃溶液200mL，测得该溶液pH=8.3，加热到100℃，测得pH=10.2，恢复到10℃，pH=9.8。
实验3：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊。
实验4：
①配制0.1mol/LNaHCO₃溶液和0.1mol/LNa₂CO₃溶液各200mL，10℃时，分别测得NaHCO₃溶液pH=8.3，Na₂CO₃溶液pH=11.5。
②加热蒸发0.1mol/L NaHCO₃溶液200mL，至溶液体积100mL，停止加热，加水至200mL，冷却至原温度，测得溶液pH=9.8。
③将0.1mol/L NaHCO₃溶液200mL敞口放置三天，再加水至200mL，测得溶液pH=10.1。
请根据上述实验回答下列问题：
（1）用离子方程式表示0.1mol/LNaHCO₃溶液中存在的平衡（除水电离平衡外）___________
________________、_______________________________。这两个平衡以_______________
为主，理由是_______________________________.
（1）实验3得到的结论是__________________________________________________。
（1）结合实验2、3分析，加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，pH增大的原因可能是_____________
__________、______________________、________________________________。
（1）实验4①得到的结论是_______________________________________________。
（1）实验4②“加水至200mL”的目的是____________________________________________。
实验4③可以得到的结论是_______________________________________。
（1）要确定NaHCO₃溶液加热后pH增大的主要原因还需要解决的问题是________________。

某化学小组进行Na₂SO₃的性质实验探究。
（1）在白色点滴板的a、b、c三个凹槽中滴有Na₂SO₃溶液，再分别滴加下图所示的试剂：

实验现象如下表：

编号	实验现象
a	溴水褪色
b	产生淡黄色沉淀
c	滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去

 
根据实验现象进行分析：
① a中实验现象证明Na₂SO₃具有     性。
② b中发生反应的离子方程式是      。
③ 应用化学平衡原理解释c中现象（用化学用语及简单文字表述）        。
（2）在用NaOH 溶液吸收SO₂的过程中，往往得到Na₂SO₃和NaHSO₃的混合溶液，溶液pH 随n(SO₃^2-):n(HSO₃^-) 变化关系如下表：

n(SO3^2—)： n(HSO3^—)	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

 
① 当吸收液中n(SO₃^2-):n(HSO₃^-) ="10:1" 时，溶液中离子浓度关系正确的是  （填字母）。
A．c(Na⁺) +c(H⁺) = 2c(SO₃^2-) +c(HSO₃^-) + c(OH^-)
B．c(Na⁺) > c(HSO₃^-) >  c(SO₃^2-) > c(OH^-)>c(H⁺)
C．c(Na⁺) > c(SO₃^2-)  > c(HSO₃^-) > c(OH^-)>c(H⁺)
②若n(SO₃^2-):n(HSO₃^-) = 3:2，则0.8 mol NaOH溶液吸收了标准状况下的SO₂       L。