离子反应专练试题

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离子反应专练试题

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离子反应专练试题
1、(16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:
 
已知:(ⅰ)PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl4-(aq) △H>0
(ⅱ)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8, Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(ⅲ)Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S的离子方程式                               ,加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是                                     。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                       。
(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式                           。
(4)请用离子方程式解释滤液2加入H2O2可循环利用的原因                         ,滤液3是               。
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的  PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为                      。 
答案
(16分)
(1)PbS+2Fe3++2Cl-= PbCl2+2Fe2++S(3分),抑制Fe3+、Pb2+的水解(2 分)
(2)用冰水浴使反应PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl4-(aq)逆向移动,使PbCl4 -不断转化为PbCl2晶体而析出。(3分)
(3)PbCl2(s)+SO42-(aq)  PbSO4 (s) +2Cl-(aq) (2分)
(4)2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(2分),盐酸(2分)
(5)PbSO4+2e-="Pb+" SO42-(2分)

试题分析:(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S,说明加入的盐酸、氯化铁与PbS发生氧化还原反应,S元素化合价升高,则铁元素的化合价降低,离子方程式为PbS+2Fe3++2Cl-= PbCl2+2Fe2++S;Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04,所以加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是抑制Fe3+、Pb2+的水解;
(2)加入饱和食盐水后存在PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl4-(aq) △H>0,在冰水浴中,温度较低,使平衡逆向移动,生成PbCl2晶体而析出;
(3)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8< Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,根据沉淀的转化,PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀是因为PbCl2中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡,使溶解平衡正向移动生成硫酸铅,离子方程式为PbCl2(s)+SO42-(aq)  PbSO4 (s) +2Cl-(aq);
(4)滤液2的主要成分是氯化亚铁,与过氧化氢反应又生成氯化铁,作氧化剂使用,离子方程式为2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;由(3)可知氯化铅转化为硫酸铅同时生成氯化氢,所以滤液3是盐酸溶液;
(5)充电时是把电能转化为化学能,相当于电解池装置,所以阴极发生还原反应,Pb的化合价降低成为单质Pb,电极反应式为PbSO4+2e-="Pb+" SO42-
2、(16分)卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe2+、Fe3+和Mn2+等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产,可制得轻质氧化镁。
 
查阅资料得下表相关数据:
表1: 生成氢氧化物沉淀的pH 表2: 原料价格表
物质 开始沉淀 沉淀完全 物质 价格(元/吨)
Fe(OH)3 2.7 3.7 a.漂液(含25.2%NaClO) 450
Fe(OH)2 7.6   9.6﹡ b.双氧水(含30%H2O2) 2400
Mn(OH)2 8.3 9.8 c.烧碱(含98%NaOH) 2100
Mg(OH)2 9.6 11.1 d.纯碱(含99.5%Na2CO3) 600
﹡Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,必须将它氧化后以Fe(OH)3沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低,请根据上表提供的资料回答:
(1)流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的           (选填试剂编号)。
(2)步骤②发生反应的离子方程式为      ;步骤⑤中发生反应的化学方程为      。
(3)步骤③控制pH=9.8的目的是                                           。
(4) 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验,必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、      和
泥三角。
(5)在探究Mg(OH)2溶解性的实验中,发现向装有少量Mg(OH)2浊液的试管中加入适量
NH4Cl晶体,充分振荡后溶液会变澄清,请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
因         。 
答案
(16分)
(1)a、c、d(各1分)
(2)2Fe2+ + ClO— + 2H+ = Cl— +2Fe3++ H2O;MgCO3 + H2O△Mg(OH)2+ CO2↑(各3分)
(3)使Mg2+以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去(2分)
(4)坩埚 (2分)
(5)Mg(OH)2(s)  Mg2+ (aq)+ 2OH-(aq); NH4Cl 电离出的NH4+与OH-结合成弱电解质NH3·H2O,降低了c(OH-),Mg(OH)2溶解平衡向右移动(3分)。

试题分析:(1)流程图中加入X的目的是将亚铁离子氧化为铁离子,考虑氧化剂的价格,应该选择漂粉;加入Y的目的是调节溶液的pH,使铁离子、锰离子沉淀,碳酸钠溶液显碱性,但碱性不强,所以选择用氢氧化钠;加入Z的目的是使镁离子沉淀,所以选择碳酸钠,且加水煮沸,使生成的碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁沉淀,成本较低,因此试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的a、c、d;
(2)加入NaClO的目的是将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为2Fe2+ + ClO— + 2H+ = Cl— +2Fe3++ H2O;步骤⑤是把碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁,化学方程式为MgCO3 + H2O△Mg(OH)2+ CO2↑;
(3)根据表1中的数据可知,pH=9.8时铁离子、锰离子完全沉淀,而镁离子开始沉淀,而流程的要求是产品尽量不含杂质,所以步骤③控制pH=9.8的目的是使Mg2+以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去;
(4)灼烧时用到的仪器有铁三脚、酒精喷灯、坩埚和泥三角。
(5)NH4Cl溶液中的铵根离子与溶解平衡中Mg(OH)2(s)  Mg2+ (aq)+ 2OH-(aq)的氢氧根离子结合生成弱电解质NH3·H2O,降低了c(OH-),Mg(OH)2溶解平衡向右移动,所以氢氧化镁逐渐溶解。
3、根据下图的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)
 
A.反应①②③④⑤均属于氧化反应和离子反应
B.反应⑤说明该条件下铝的还原性强于锰
C.相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1:1
D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4
答案
B

试题分析:A、氯酸钾分解、铝热反应不是离子反应,A不正确;B、金属铝的还原性强于锰,与二氧化锰发生铝热反应,B正确;C、反应③中每生成1mol氧气转移2mol电子,而反应④中每生成1mol氧气转移4mol电子,C不正确;D、实验室制备氯气的反应中氯化氢并没有完全被氧化,因此根据电子得失守恒可知反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2,D不正确,答案选B。
4、(14分)氧化锌是橡胶、油漆、搪瓷、电缆、医药、电子、化学等工业的重要原料。以氧
化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下:
 
(1).浸出”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、SO42-,另含有Fe2+、Cu2+、 +、Mn2+等
杂质。物质A的作用是调节溶液的pH至5 4,物质A最好选择________。
A.NH3.H2O B.Na2CO3 C.H2SO4 D.ZnO
已知25℃时部分金属离子从开始形成氢氧化物沉淀到沉淀完全时溶液的pH如下表:
 
该温度下 。
(2) KMnO4的作用是除去Mn2+和Fe2+,则KMnO4与Mn2+反应的离子方程式为_____________________________________;若溶液中 ,则处理1 该溶液,Fe2+所消耗的KMnO4的质量为________g(保留两位有效数字)。
(3)杂质Cu2+、 2+可利用置换反应除去,则物质B是_________。
(4)被灼烧的沉淀是 ,生成该沉淀的化学方程式为________。
如何检验该沉淀是否洗净?________________________________。 
5、(14分)工业上可用软锰矿浆(主要成分为MnO2)吸收硫酸厂废气SO2,并制备MnSO4.H2O晶体,其工艺流程如下:
 
已知:①浸出液的pH<2,且阳离子主要是Mn2+,以及少量Fe2+、Al3+等。
②几种离子沉淀时数据信息如下:
 
请回答下列问题:
(1)浸出液pH <2的原因可能是_________________________________________。
(2)加入MnO2,氧化时溶液中反应的离子方程式为________________________ ,若流程中取消“加入MnO2”,对上述流程的影响是________________________________________。
(3)试剂X________(填“能”或“不能”)选用氢氧化锰,试说明理由:____________
______________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分是________,利用滤渣能提取铁红,其原理是______________________
______________________________________________________________________________。
(5)从滤液中提取MnSO4.H2O晶体的操作是____________________________________。
答案
(1)部分SO2与水结合生成H2SO3,H2SO3电离出H+使pH<2(2分)
(2)MnO2+2Fe2++4H+ Mn2++2Fe3++2H2O(2分) 得到的产品中含有FeSO4杂质(2分)
(3)能(1分)    Fe3+、Al3+水解生成的H+与Mn(OH)2反应,促进Fe3+、Al3+水解并最终转化为沉淀,且不引入新的杂质(2分)
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3(1分) 用足量NaOH溶液溶解滤渣,过滤得到Fe(OH)3,再灼烧即得铁红(2分)
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(2分)

试题分析:
(1)部分SO2与水结合生成H2SO3,H2SO3电离出H+使pH<2
(2)MnO2+2Fe2++4H+ Mn2++2Fe3++2H2O; 得到的产品中含有FeSO4杂质
(3)能; Fe3+、Al3+水解生成的H+与Mn(OH)2反应,促进Fe3+、Al3+水解并最终转化为沉淀,且不引入新的杂质
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3; 用足量NaOH溶液溶解滤渣,过滤得到Fe(OH)3,再灼烧即得铁红;
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
6、(14分)
 
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化;造纸工业上作施胶剂;食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al 、 Al2O3及少量SiO2和FeO ·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)明矾净水的原理是(用离子方程表示)                
(2)操作Ⅰ是        ,操作Ⅱ是蒸发浓缩、         、过滤、          干燥。
(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是                     (只用一种试剂)
(4)在滤液A中加入高锰酸钾的目的是            ,发生反应的离子方程式为(该条件下Fe2+转化为Fe3+,MnO4- 转化为Mn2+)                          。
已知:生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
  Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3
开始沉淀时 3.4 6.3 1.5
完全沉淀时 4.7 8.3 2.8
注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1
根据表中数据解释调pH=3的目的                                               。
(5)己知:在pH=3、加热条件下,MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为:                                    。滤渣2含有的物质是                                。
(6)以Al和NiO(OH)为电极,KOH溶液为电解液可组成新型、高效电池,充放电过程中,发生Ni(OH)2与NiO(OH)之间的转化,写出放电时电池反应的化学方程式            。
答案
(1) Al3+ +3H2O    Al(OH)3 +3H+;(2)过滤 冷却结晶  洗涤
(3)取适量滤液A于试管中,滴加铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明Fe2+存在。
(4)使Fe2+转化为Fe3+;5Fe2+ +MnO4- +8H+ ==5Fe3+ +Mn2+ +4H2O;使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀
(5)3Mn2+ +2MnO4- +2H2O=5MnO2 +4H+;  MnO2    Fe(OH)3
(6) Al+3NiO(OH)+KOH +H2O=KAlO2+3Ni(OH)2

试题分析:(1)明矾是强酸弱碱盐,弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体,能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去,从而达到达到净水的目的。其反应原理用方程式表示是Al3+ +3H2O  Al(OH)3 +3H+;(2)操作Ⅰ是将难溶性固体与溶液分离的操作,叫过滤。操作Ⅱ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥就得到明矾。(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是取适量滤液A于试管中,滴加铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明Fe2+存在。或加入KSCN溶液,无明显变化,在滴加几滴H2O2溶液,溶液变为血红色,就证明含有Fe2+存在。(4)在滤液A中加入高锰酸钾的目的是使Fe2+转化为Fe3+;发生反应的离子方程式为5Fe2+ +MnO4- +8H+ ==5Fe3+ +Mn2+ +4H2O;;根据表中数据可知当溶液的pH=3时Fe3+可以形成沉淀Fe(OH)3。(5)根据题意可得方程式3Mn2+ +2MnO4- +2H2O=5MnO2 +4H+; 由于溶液的pH=3,所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe(OH)3。(6)根据题意结合反应条件可知:在放电时,电池反应的化学方程式Al+3NiO(OH)+ KOH +H2O=KAlO2+3Ni(OH)2。
7、(15分)实验探究是学习化学的一个重要方法,某实验小组的同学利用下列装置完成一些常见气体制备以及相关物质性质探究(夹持装置及连接橡胶管已省略,其中装置E有多个供使用)。
 
可供选择的液体试剂及固体药品:
液体试剂 固体药品
稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、NaOH溶液、浓氨水、5%H2O2溶液、浓盐酸、饱和食盐水 CaCO3、CaO、MnO2、KMnO4、CaC2、
碱石灰、Cu、Zn、Na2S
请回答下列问题:
(1)装置B中a仪器的名称                。
(2)可由A装置制取相对分子质量小于32的气体有                (任意写2种)。
(3)已知氨气和氯气在常温下可以发生氧化还原反应,A、B分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净干燥的氯气与氨气的反应装置,则仪器的连接顺序是A→ →C← ← ←B。写出装置B(无需加热)中反应的离子方程式                                  。
(4)完成上述实验需选用仪器D和E,D中选用(   )、E中选用(   )(填写序号)
A.无水氯化钙         B.饱和碳酸氢钠溶液       C.饱和食盐水  
D.五氧化二磷        E.碱石灰                 F.浓硫酸
(5)C内出现大量白烟,另一种生成物常用作食品包装袋内的保护气,请写出反应的化学方程式                                                  。
(6)请你利用所学化学知识设计一个实验方案检验白烟物质中的离子                      
答案
(1)滴液漏斗(分液漏斗)(2)H2、NH3、NO
(3)D、E、E,2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5C12↑+8H2O   (4)E,C、F或F、C
(5)3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2
(6)将白烟配成水溶液取适量于试管中,先用硝酸酸化,加入硝酸银有白色沉淀说明有Cl-,再取一份加入过量氢氧化钠,加热产生有刺激性气味气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝说明有NH4+(或其他合理答案)

试题分析:(1)装置B中a仪器的名称是分液漏斗;(2)A装置适宜块状固体与液体反应制取气体;反应不需要加热;制取的气体在液体中的溶解度不大。用A装置制取相对分子质量小于32的气体有H2、NH3、NO。(3)A制取氨气,然后用盛有碱石灰的干燥管D来干燥氨气;B制取氯气,然后除去杂质HCl气体用盛有饱和食盐水广口瓶E,再用盛有浓硫酸的广口瓶来干燥氯气。最后在C中对气体进行混合。在装置B(无需加热)中制取氯气的反应的离子方程式是2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5C12↑+8H2O; (4)仪器D用于干燥氨气,由于氨气是碱性气体,所以要用碱性干燥剂干燥,用碱石灰,选项是E。装置E首先是除去杂质HCl气体用饱和食盐水,然后干燥气体,由于氯气是酸性气体,所以可以选用酸性干燥剂浓硫酸。因此选项是C、F。(5)根据题意可得方程式:3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2。(6)检验白烟物质是NH4Cl含有的离子是Cl-、NH4+。检验其中的离子的方法是将白烟配成水溶液取适量于试管中,先用硝酸酸化,加入硝酸银有白色沉淀说明有Cl-,再取一份加入过量氢氧化钠,加热产生有刺激性气味气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝说明有NH4+。也可用湿润的红色石蕊试纸,若变为蓝色,就证明含有NH4+。
8、某无色溶液X,由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、[Al(OH)4]--、 MnO4—、CO32-- 、SO42—中的若干种离子组合,取溶液进行如下连续试验:(填化学用语)
 
(1)气体A的成分是:_________________,气体B的成分是_____________
(2)X溶液中一定存在的离子是:____________________________
(3)写出步骤①发生反应的所有离子反应方程式:_________________________
(4)写出步骤②形成白色沉淀甲的离子方程式:______________________
(5)写出白色沉淀乙的可能组成:____________________________
答案
(1)CO2   NH3  (2)CO32-、 AlO2- 、 Na+
(3)CO32-+2H+=H2O+CO2↑      [Al(OH)4]-+4H+=Al3++4H2O
(4)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑ ;(5)一定存在BaCO3,可能有BaSO4

试题分析:(1)无色溶液中不可能含有紫色的MnO4—;向X中加入HCl,产生气体A是CO2,则说明原来的溶液中含有CO32--,由于CO32—与Ba2+、Ag+会发生离子反应而不能电离共存,而没有产生沉淀,说明不含Ag+、Ba2+;CO32—与Al3+会发生双水解反应液不能大量共存,因此也不含有Al3+;向溶液I中加入过量的NH4HCO3溶液,既有气体产生,何有白色沉淀产生,说明发生了双水解反应,则原溶液中含有[Al(OH)4]-(或AlO2-),产生的沉淀是Al(OH)3,气体是CO2;再向溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液,产生气体B是氨气,由于②中加入了过量的NH4HCO3溶液,所以白色沉淀乙一定含有BaCO3;若原溶液中含有SO42—,则沉淀中还会含有BaSO4。由于溶液呈电中性,含有的CO32-和 AlO2-都是阴离子,而阳离子Ag+、Ba2+、Al3+都不存在,所以一定还含有Na+;(1)气体A的成分是CO2;气体B的成分是NH3;(2)根据上述分析可知在X溶液中一定存在的离子是:CO32-、 AlO2-、Na+;一定不含的离子是Ag+、Ba2+、Al3+、MnO4—;可能含有的离子是SO42—。(3)步骤①发生反应的所有离子反应方程式是CO32-+2H+=H2O+CO2↑;[Al(OH)4]-+4H+=Al3++4H2O;(4)写出步骤②形成白色沉淀甲的离子方程式是Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑;(5)白色沉淀乙中一定存在BaCO3,可能有BaSO4。

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