题目内容

5．某强酸性溶液X，含有Ba2+、Al3+、SiO32-、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO42-、NO3-中的一种或几种离子，取溶液进行连续实验，能实现如下转化：

依据以上信息，回答下列问题：
（1）气体F的电子式为：，沉淀K的化学式为：Al（OH）3，沉淀G的化学式为：Fe（OH）3，实验中，可以观察到反应②的现象是：气体由无色变红棕色．
（2）上述离子中，溶液X中肯定含有的是：SO42-、Al3+、Fe2+、NH4+；不能肯定的是：Fe3+．对不能确定是否存在的离子，可以另取X溶液于一支试管中，选择下列试剂中的一种加入X溶液中，根据现象就可判断，则该试剂是：⑤．（选填：①NaOH溶液，②酚酞试剂，③石蕊试剂，④pH试纸，⑤KSCN溶液，⑥KMnO4溶液）
（3）要使步骤③中，D、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应，则D、H2O、O2物质的量之比是：4：2：1．
（4）写出步骤①所有发生反应的离子方程式Ba2++SO42-=BaSO4↓、3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O．

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SiO32-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO4沉淀，说明溶液中含有SO42-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe2+离子，强酸性溶液中就一定不含NO3-离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+离子，溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3，L为NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+，检验用硫氰化钾溶液；
（1）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3；Fe2+离子被氧化为Fe3+离子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）3；一氧化氮为无色，二氧化氮为红棕色气体；
（2）根据上述分析得到一定不会存在离子以及不能确定的离子；
（3）二氧化氮和氧气和水发生氧化还原反应，根据反应方程式解答
（4）钡离子和硫酸根离子反应生成沉淀；二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，自身被还原成一氧化氮．

解答 解：在强酸性溶液中氢离子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，硅酸根离子和氢离子反应生成硅酸沉淀，所以一定不会存在CO32-和SiO32-离子；
加入过量硝酸钡生成沉淀，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，说明一定含有SO42-，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子；
气体A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe2+，一定不含NO3-离子；
溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+；
溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3，L为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+；
（1）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，NH4++OH-=NH3↑+H2O，氨气的电子式：，Fe2+离子被氧化为Fe3+，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）3，溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3，L为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+；实验中，可以观察到反应②的现象是无色一氧化氮变为红棕色二氧化氮气体，故答案为：Al（OH）3；Fe（OH）3；气体由无色变红棕色；
（2）一定不会存在Ba2+、CO32-、SiO32-、NO3-；含有SO42-、Al3+、Fe2+、NH4+，不能确定是否含有的离子Fe3+，检验用硫氰化钾溶液，取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液变红色说明有Fe3+，反之无 Fe3+；
故答案为：；SO42-、Al3+、Fe2+、NH4+；Fe3+；⑤；
（3）步骤③中，D为NO2、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应，二氧化氮中的氮为+4价，在水中，易被氧气氧化成+5价的氮，反应方程式为4NO2+2H2O+O2=4HNO3，则D、H2O、O2物质的量之比是4：2：1，故答案为：4：2：1；
（4）步骤①在强酸性溶液中加入过量硝酸钡，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，Ba2++SO42-=BaSO4↓，二价铁离子具有还原性，硝酸具有氧化性，二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，硝酸被还原成一氧化氮，一氧化氮在空气中被氧化成红棕色的二氧化氮，
故答案为：Ba2++SO42-=BaSO4↓；3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O．

点评 本题主要考查了根据实验现象判断离子共存，关键要掌握根据实验现象判断存在的离子，排除与该离子反应的离子，题目难度中等．

练习册系列答案
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15．氧化还原反应实际上包含氧化和还原两个过程．某氧化还原反应中还原过程的反应式为NO3-+4H++3e-═NO↑+2H2O，下列说法正确的是（　　）
A．选用FeCl2、Cu2O、NaI等物质均能使题中反应发生
B．若用Na2S使题中反应发生则氧化过程的反应式一定为S2-+4H2O-8e-═SO42-+8H+
C．当收集到2.24 L（标准状况下）气体时，参与反应的HNO3为0.1 mol
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16．下列有关NaHCO3与Na2CO3的说法中，正确的是（　　）
A．分别加热两种样品，没有残留物质是NaHCO3
B．分别配成溶液，再加入石灰水，无白色沉淀生成的是NaHCO3
C．分别配成溶液，向其中逐滴加入同浓度的盐酸反应，先产生CO2的是NaHCO3
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13．密闭容器中装有1mol NaHCO3和0.8mol Na2O2，加热充分反应后，容器内残留的固体是Na2CO3、NaOH；物质的量分别为1mol、0.6mol．
20．石油是一种极其重要的资源，是发展国民经济和国防建设重要物资．B的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平，A是生活中常见的有机物，易溶于水并有特殊香味．

Ⅰ、有关物质转化关系如图1所示：
（1）足量烃B通入溴水的实验现象是溴水的橙色褪去，下层有无色油状液体生成．
（2）反应②属于加成反应反应（填有机反应类型）．
（3）写出反应④的化学方程式2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O．
Ⅱ、某化学兴趣小组对反应③进行探究活动，设计如图2装置进行实验：
（4）在实验中球形干燥管除起冷凝外，另一个重要作用是防止液体倒吸．    
（5）反应结束后b中的现象是面上有透明的不溶于水的油状液体生成，并可以闻到香味．
10．某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4（高铁酸钠）等产品，过程如下：
Ⅰ．向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；
Ⅱ．向Ⅰ所得固体中加入过量稀H2SO4，充分反应后过滤；
Ⅲ．向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液；
Ⅳ．…
（1）步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O．
（2）步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+，用离子方程式解释其可能的原因2Fe3++Fe=3Fe2+．
（3）步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O．
（4）步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，高铁酸钠（Na2FeO4）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂．
①Na2FeO4中铁元素的化合价是+6价，Na2FeO4具有较强的氧化性（填“氧化性”或“还原性”）．
②用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水，Fe3+净水原因是Fe3++3H2O?4Fe（OH）3（胶体）+3H+（用离子方程式表示）．
③工业上可用FeCl3、NaOH、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na2FeO4，完成下列化学方程式：
2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+5H2O+9NaCl．
17．氮氧化合物是大气污染的重要因素．
（1）汽车排放的尾气中含NO，生成NO的反应的化学方程式为N2+O2$\frac{\underline{\;放电或高温\;}}{\;}$2NO．
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原．
已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1
则反应 C（s）+2NO（g）=CO2（g）+N2（g）△H=-574.1kJ•mol-1．
（3）将NO2变成无害的N2要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为还原剂（填写“氧化剂”或“还原剂”）．下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0．
NO2+G$\stackrel{催化剂}{→}$N2+H2O+nX（未配平的反应式）．
下列化合物中，满足上述反应式中的G是ad（填写字母）．
a．NH3         b．CO2         c．SO2         d．CH3CH2OH
（4）治理水中硝酸盐污染的方法是：
①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强．则反应的离子方程式为：2NO3-+5H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2OH-+4H2O．
②在酸性条件下，电化学降解NO3-的原理如图，电源正极为：A（选填“A”或“B”），阴极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O．
14．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O$?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH，下列叙述正确的是（　　）
A．充电时阳极反应为Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2
B．充电时OH-向阳极移动
C．放电时每转移3mole-正极有1molK2FeO4被氧化
D．充电时，电源的正极应与电池的Zn（OH）2极相连
15．镁是一种重要的金属资源，在工业上用途广泛．回答下列问题：
（1）已知某温度下Mg（OH）2的Ksp=6.4×l0-12，当溶液中c（Mg2+）≤1.0×10-5mol/L可视为沉淀完全，则此温度下应保持溶液中c（OH-）≥8×10-4mol•L-1．
（2）已知常温下CH3COOH的电离常数为：Ka=l.75×10-5mol/L；NH3•H2O的电离常数为，Kb=1.76×l0-5mol/L．
A．NH4Cl溶液显酸性，原因是NH4++H2O?NH3•H2O+H+（用离子方程式表示），NH4Cl溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）；
B． CH3COONH4溶液显中 （填“酸”、“碱”或“中”）性．
C．将饱和NH4Cl溶液滴入少量的Mg（OH）2悬浊液中，可看到白色沉淀溶解．产生这种现象的原因存在以下两种观点．
观点①：2NH4++Mg（OH）2=2NH3•H2O+Mg2+；
观点②的离子方程式为NH4++H2O?NH3•H2O+H+Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2O．
要验证①和②谁是Mg（OH）2溶解的主要原因，可选取c（填序号）代替NH4Cl溶液作对照实验．
a． NH4NO3      b． （NH4）2SO4      c． CH3COONH4       d． NH4HSO4．

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