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鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 离子反应第2课时学案设计
展开第2课时 离子反应的应用
物质的检验与含量测定
1.离子的检验
可利用离子的特征反应来检验一些常见离子。
检验离子
I-
Fe3+
试剂
AgNO3溶液,稀HNO3
KSCN溶液
现象
产生不溶于稀HNO3的黄色沉淀
生成血红色溶液
离子反应
I-+Ag+===AgI↓
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
2.离子浓度的测定的常用方法
(1)沉淀法:如溶液中的SO,用Ba2+将其转化为BaSO4沉淀,然后称量沉淀的质量就可求得SO的物质的量及其浓度。
(2)酸碱中和滴定法:强酸中的H+浓度可以用已知准确物质的量浓度的强碱溶液滴定的方法求得。
(3)氧化还原滴定法:如溶液中MnO的浓度可用已知准确浓度的Fe2+滴定求得。
3.强酸与强碱的中和滴定及其应用
(1)酸碱中和滴定原理
中和反应是酸、碱溶液中的H+和OH-按照1∶1的计量比进行的反应,n(H+)=n(OH-),即c(H+)V(H+)=c(OH-)V(OH-)。用已知浓度的强酸(或强碱)与未知浓度的强碱(或强酸)反应,准确测量出恰好中和时二者的体积,即可由上式计算未知溶液的浓度。这就是酸碱中和滴定的原理。
(2)实验用品
a.试剂:标准溶液、待测溶液、指示剂、蒸馏水。
b.仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶。
(3)酸碱中和滴定的基本操作和步骤
中和滴定的过程
操作方法
滴定前的准备工作
检查仪器
检查滴定管是否漏水,在确保不漏水后方可使用
润洗仪器
锥形瓶只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗。加入酸、碱反应液之前,经检查不漏水的滴定管用蒸馏水洗涤后,并用所要盛装的酸、碱溶液润洗2~3次
加入反应液
将酸、碱溶液分别注入相应的滴定管中,并使液面位于滴定管“0”刻度以上2~3 cm处,将滴定管垂直固定在滴定管夹上
调整初始读数
在滴定管下放一个烧杯,调整酸式滴定管活塞,使尖嘴部分充满液体,并使液面处于某一刻度,记录读数;碱式滴定管排气泡方法如图所示:弯曲橡皮管,轻轻挤压玻璃球,使尖嘴部分充满液体
滴定过程
加入指示剂
取一定体积的待测液于锥形瓶中,并加入2~3滴指示剂
滴定时
滴定终点
当最后一滴溶液滴下,刚好使溶液颜色发生明显变化,且半分钟内不恢复原色即为滴定终点。滴定到达终点后,停止滴定,静置片刻,读出示数并记录
重复进行2~3次滴定,取平均值进行计算
物质的制备与纯化
1.氯碱工业生产烧碱和氯气:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。(写离子方程式)
2.NaCl的纯化,粗盐中的主要成分是NaCl,此外还含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质,其纯化过程如下:
3.除去污水中的重金属离子,用沉淀剂通过离子反应可以使污水中的重金属离子生成沉淀而除去,达到净水的目的。
生活中常见的离子反应
1.胃酸过多的治疗
(1)服用小苏打片(胃溃疡患者慎用):
离子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑。
(2)服用胃舒平:
离子方程式:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
2.硬水的形成及软化
(1)硬水含义:含有Ca2+、Mg2+较多的水。
(2)形成(暂时硬水):离子方程式为MgCO3+CO2+H2O===;CaCO3+CO2+H2O===。
(3)软化方法
①加热法:Ca2++2HCOCaCO3↓+CO2↑+H2O;Mg2++2HCOMgCO3↓+CO2↑+H2O。
②加沉淀剂法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂,离子方程式为Ca2++CO===CaCO3↓;Mg2++CO===MgCO3↓。
1.判断下列关于离子检验和除杂方法的正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)检验某溶液是否含有SO时,应取少量该溶液,依次加入BaCl2溶液和稀盐酸。( )
(2)某溶液中加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液中一定含有Ag+。( )
(3)某溶液中加入CCl4,振荡、静置,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-。( )
(4)滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝,原溶液中无NH。( )
(5)确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3,取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色沉淀。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.判断下列有关酸碱中和滴定的正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)中和滴定实验前,用待测液润洗锥形瓶。( )
(2)一支标有“20 ℃、25 mL”字样的滴定管内装液体到刻度1.00 mL时,管内液体的体积大于24.00 mL。( )
(3)如图实验装置(固定装置略去)进行酸碱中和滴定操作。( )
(4)用50 mL酸式滴定管可准确量取25.00 mL KMnO4溶液。( )
(5)“中和滴定”实验中,锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用,滴定管用蒸馏水洗净后,必须润洗后方可使用。( )
(6)可用25 mL碱式滴定管量取20.00 mL KMnO4溶液。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
3.酸碱恰好完全中和时( )
A.酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等
B.溶液呈现中性
C.酸与碱的物质的量浓度相等
D.酸与碱的物质的量一定相等
答案 A
解析 A正确,由酸碱中和反应的实质可知酸碱恰好完全中和时,酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等;B不正确,酸碱恰好中和时生成的盐有可能水解显一定的酸性或碱性;D不正确,因为酸或碱不知是几元的;C不正确,不知酸碱的体积,也不知酸、碱各是几元的。
4.用0.1026 mol·L-1的盐酸滴定25.00 mL未知浓度的氢氧化钠溶液,滴定达到终点时。滴定管中的液面如图所示,正确读数为( )
A.22.30 mL B.22.40 mL
C.23.65 mL D.23.70 mL
答案 B
解析 滴定管的刻度是上小下大,注意1 mL是10格。
5.下面是关于酸碱中和实验操作的叙述:①取一锥形瓶,用待测NaOH溶液润洗两次 ②在锥形瓶中加入25.00 mL待测NaOH溶液 ③加入几滴石蕊溶液做指示剂 ④取一支酸式滴定管,洗涤干净 ⑤直接往酸式滴定管中注入标准酸溶液,进行滴定 ⑥左手旋转滴定管的玻璃活塞,右手不停摇动锥形瓶 ⑦两眼注视着滴定管内盐酸溶液液面下降,直至滴定终点。文中所述操作有错误的序号为( )
A.④⑥⑦ B.①⑤⑥⑦
C.③⑤⑦ D.①③⑤⑦
答案 D
解析 锥形瓶不用待测液润洗,①错误;石蕊变色不明显,不易观察颜色,在酸碱中和滴定时一般不用石蕊溶液做指示剂,③错误;滴定管使用前要润洗,⑤错误;滴定过程中眼睛观察锥形瓶中溶液颜色变化,⑦错误。
6.用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,选用酚酞做指示剂。下列操作会导致测定结果偏低的是( )
A.酸式滴定管未润洗就装标准液滴定
B.锥形瓶未用待测液润洗
C.读取标准液读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视
D.滴定前酸式滴定管尖嘴处有气泡未排除,滴定后气泡消失
答案 C
解析 A项,标准液被管壁附着的水稀释,使标准液用量偏大,测定结果偏高;B项,不影响锥形瓶内NaOH溶质的量,标准液用量不变,测定结果不受影响;C项,滴定前仰视,读数偏大;滴定终点俯视,读数偏小,因此标准液用量少了,测定结果偏低;D项,滴定后,原先气泡占据的体积充满标准液,使标准液用量偏多,测定结果偏高。
7.用滴定法测定Na2CO3(含NaCl杂质)的质量分数,下列操作会引起测定值偏高的是________。
A.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入待测液,取20.00 mL进行滴定
B.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准酸液进行滴定
C.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测溶液进行滴定
D.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,用待测液润洗锥形瓶进行滴定
E.向锥形瓶中加入待测溶液滴定后,滴定终点时俯视读取滴定管内标准溶液的体积
F.滴定管润洗并注入标准溶液后,滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡
答案 BD
探究一 常见离子的检验
我们已经学习了很多离子的性质,并学习了一些常见离子的检验方法,你能回顾起多少呢?
常见离子的检验
(1)常见阴离子的检验方法
(2)常见阳离子的检验方法
离子
检验试剂
主要实验现象
离子方程式或说明
Ba2+
稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液,稀硝酸
加稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液,生成白色沉淀,该沉淀在稀硝酸中不溶解
Ba2++SO=== BaSO4↓
Mg2+
NaOH溶液
生成白色沉淀,NaOH过量时沉淀不溶解
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
Al3+
NaOH溶液或氨水
加氨水或适量NaOH溶液,有白色絮状沉淀生成,沉淀能溶于NaOH溶液,但不溶于氨水
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH或Al3++3OH-===Al(OH)3↓、
Al(OH)3↓+OH-===[Al(OH)4]-
续表
离子
检验试剂
主要实验现象
离子方程式或说明
Cu2+(蓝色)
NaOH溶液
加NaOH溶液,有蓝色沉淀生成,加热则沉淀变黑
Cu2++2OH-=== Cu(OH)2↓
Cu(OH)2CuO+H2O
Ag+
稀盐酸或可溶性盐酸盐溶液,稀硝酸
生成白色沉淀,该沉淀不溶于稀硝酸
Ag++Cl-=== AgCl↓
NH
浓NaOH溶液
加热,有刺激性气味气体产生,该气体遇浓盐酸产生白烟或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH+OH-
NH3↑+H2O
NH3+HCl===
NH4Cl
Na+
焰色反应
火焰呈黄色
焰色反应属于物理现象
K+
火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃片)
Fe3+(黄色)
NaOH溶液
生成红褐色沉淀
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
KSCN溶液
溶液呈血红色
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
Fe2+(浅绿色)
NaOH溶液(无Fe3+)
加NaOH溶液生成白色沉淀,沉淀在空气中迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
KSCN溶液,新制氯水(无Fe3+)
先加KSCN溶液,无明显现象,然后加新制氯水,溶液呈红色
2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+
Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3
K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液
生成蓝色沉淀
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓
H+
紫色石蕊溶液
变红色
H+表现酸性
甲基橙溶液
变红色
pH试纸
变红色
锌粒
生成无色气体
Zn+2H+===
Zn2++H2↑
工业残渣中 或 的检验
(1)工业残渣Fe2O3中是否含FeO或Fe3O4的检验方法是先取样品少许放入稀H2SO4中浸泡(不能用HNO3或盐酸)一段时间,取上层清液于试管中,滴加几滴KMnO4(H+)溶液,若紫红色褪去,则说明残渣中含FeO或Fe3O4。
(2)工业残渣FeO中是否含Fe2O3或Fe3O4的检验方法是先取样品少许放入稀H2SO4或稀盐酸(不能用HNO3)中浸泡一会儿,取上层清液于试管中滴加KSCN溶液,若溶液变为血红色,则说明残渣中含有Fe2O3或Fe3O4。
1.下列根据实验现象所得出的结论中,一定正确的是( )
A.某无色溶液能使红色石蕊试纸变蓝,结论:该溶液一定是碱溶液
B.某无色溶液加稀HNO3酸化的BaCl2产生白色沉淀,结论:该溶液中一定含有SO
C.某无色溶液焰色反应呈黄色,结论:该溶液中一定含有Na+
D.某无色溶液加入Na2CO3溶液产生白色沉淀,结论:该溶液中一定含Ca2+
答案 C
解析 使红色石蕊试纸变蓝的溶液呈碱性,但不一定是碱溶液,也可能是水解呈碱性的强碱弱酸盐溶液;不溶于稀硝酸的白色沉淀除BaSO4外还有AgCl等,溶液中可能含有Ag+;焰色反应呈黄色的溶液中一定含有Na+;加入含CO的溶液产生白色沉淀的溶液,可能含有Ba2+、Ca2+、Mg2+等。
2.某钠盐溶液可能含有阴离子NO、CO、SO、SO、Cl-、Br-、I-,为鉴别这些离子,分别取少量溶液进行以下实验:
①测得混合液呈碱性;
②加稀盐酸后,生成无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊;
③加CCl4和少量新制氯水,振荡后,CCl4层未变色;
④加BaCl2溶液产生白色沉淀,分离,在沉淀中加入足量稀盐酸,沉淀不能完全溶解;
⑤加稀硝酸酸化后,再加过量的AgNO3溶液,溶液中析出白色沉淀。
(1)分析上述5个实验,写出每一个实验鉴别离子的结论与理由。(已知Ag2SO4能溶于HNO3)
实验①___________________________________________________;
实验②___________________________________________________;
实验③___________________________________________________;
实验④___________________________________________________;
实验⑤___________________________________________________。
(2)上述5个实验不能确定是否存在的离子是________(填离子符号)。
答案 (1)①CO和SO至少存在一种,因为它们均可水解使溶液呈碱性 ②CO肯定存在,SO肯定不存在,因为产生的气体没有刺激性气味 ③Br-、I-不存在,因为CCl4层没有变色 ④SO存在,因为BaSO4不溶于稀盐酸 ⑤Cl-存在,因为其能与Ag+形成不溶于稀硝酸的白色沉淀 (2)NO
解析 既然分别取待测液,则无需顾虑后加试剂的干扰。
(1)①溶液呈碱性,而SO、CO是弱酸阴离子,在溶液中可发生水解使溶液呈碱性,所以CO、SO至少存在一种。
②这些阴离子中,只有CO、SO能与稀盐酸反应,但SO与稀盐酸反应时生成的SO2有刺激性气味,而所得气体无色无味,故CO一定存在,SO一定不存在。
③加入少量新制氯水后,用CCl4萃取,CCl4层颜色没有改变,说明原溶液中不存在Br-、I-。
④加入Ba2+后生成的沉淀部分溶解于稀盐酸,根据②已确定有CO,说明原溶液中还有SO。
⑤根据④知原溶液中一定有SO,加入AgNO3溶液时,能生成白色沉淀的离子有SO和Cl-,已知Ag2SO4能溶于硝酸中,所以白色沉淀为AgCl,故原溶液中有Cl-。
(2)整个实验过程中都没有涉及NO的鉴别,故无法确定有无NO。
阴离子的检验思路
(1)检验阴离子时,通常需要转化为沉淀、气体,所以要熟悉重要气体的颜色、气味,沉淀的颜色、溶解性等。
(2)不同的阴离子与同一溶液反应可能产生相同的实验现象,如Ag+与Cl-、SO;Ba2+与CO、SO、SO;HCO、CO与Ba(OH)2溶液等,所以要注意结论的不唯一性。
探究二 规范操作减少酸碱中和滴定实验的误差
在进行“酸碱中和滴定”时,如何准确地判断滴定终点,怎么操作和准确地读数才能减小实验误差?
(1)酸碱中和滴定的关键
①准确测定参加反应的酸碱溶液的体积。
用滴定管测定酸碱溶液的体积,不能用量筒,因为量筒只能粗略量取液体体积,精确度为0.1 mL,而滴定管的精确度为0.01 mL。
②选取适当指示剂,准确判断滴定终点。
a.指示剂的选择
常用的指示剂是酚酞或甲基橙,不用石蕊溶液的原因是石蕊溶液颜色变化不明显,不利于滴定终点的判定。
b.准确判断滴定终点
最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不恢复原色,即为滴定终点。
(2)酸碱中和滴定的误差分析
①中和滴定误差分析的依据
中和滴定实验中,进行误差分析,要根据计算式c待测=,把一切造成误差的原因都转嫁到对V标准读数的影响上来。
②用画图的方法理解和记忆读数误差
如开始读数仰视,滴定完毕读数俯视,如图1;开始读数俯视,滴定完毕读数仰视,如图2。
③常见的实验误差结果(酸滴碱)
产生误差的因素
c(碱) 的误差
仪器
洗涤
酸式滴定管水洗后未用标准液润洗
偏大
碱式滴定管水洗后未用待测液润洗
偏小
锥形瓶水洗后用待测液润洗
偏大
量器
读数
滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视
偏大
滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视
偏小
操作不当
滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失
偏大
滴定结束,滴定管尖端挂一滴液体未滴下
偏大
将碱式滴定管尖嘴部分的液体吹出
偏大
滴定过程中,摇动锥形瓶时,不小心将溶液溅出
偏小
用甲基橙做指示剂,当溶液变为橙色,半分钟内又恢复成黄色,不处理就计算
偏小
滴定实验的原理与应用
酸碱中和滴定原理可迁移应用于许多定量测定实验,常见的有氧化还原滴定、沉淀滴定和络合滴定等,这些实验的基本原理相同,操作步骤相似。
(1)氧化还原反应滴定法
①原理:以氧化剂或还原剂为滴定剂,直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质。
②实例:a.酸性KMnO4溶液滴定Fe2+或者H2C2O4,当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液,溶液变成粉红色,且半分钟内不褪色,说明达到滴定终点。
b.Na2S2O3溶液滴定含I2的溶液:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,用淀粉做指示剂,当滴入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明达到滴定终点。
(2)中和反应滴定法(包括反滴定法)
用中和滴定的方法测定NaOH和Na2CO3的混合溶液中NaOH含量时,可先在混合溶液中加过量BaCl2溶液,使Na2CO3完全变成Ba2CO3沉淀,然后用标准盐酸滴定。
(3)沉淀滴定法
如测定水体中氯化物含量,常用标准硝酸银溶液滴定,用K2CrO4做该反应的指示剂。
3.下列关于中和滴定过程中的操作正确的是( )
A.用碱式滴定管量取未知浓度的烧碱溶液
B.滴定管和锥形瓶都必须用待盛液润洗
C.滴定时眼睛始终注视标准液的滴加速度
D.锥形瓶中的待测液可用量筒量取
答案 A
解析 B项,锥形瓶不能用待盛液润洗,否则会影响结果,错误;C项,滴定时眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化,错误;D项,量筒为粗量器,必须用滴定管或移液管量取待测液,错误。
4.某烧碱样品含少量不与酸作用的杂质,为了测定其纯度,进行以下滴定操作:
A.在250 mL的容量瓶中定容配成250 mL烧碱溶液
B.用碱式滴定管量取25.00 mL烧碱溶液于锥形瓶中并滴几滴甲基橙指示剂
C.在天平上准确称取烧碱样品W g,在烧杯中用蒸馏水溶解
D.将物质的量浓度为c的标准硫酸溶液装入酸式滴定管,调节液面,记下开始读数为V1
E.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定至终点,记下读数V2
回答下列各问题:
(1)正确操作步骤的顺序是________→________→________→D→________(均用字母填写)。
(2)判断滴定终点的依据是_________________________________________
________________________________________________________________。
(3)若酸式滴定管不用标准硫酸润洗,在其他操作均正确的前提下,会对测定结果(指烧碱的纯度)有何影响?________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(4)若指示剂变色15 s后又恢复为原来的颜色便停止滴定,在其他操作均正确的前提下,会对测定结果(指烧碱的纯度)有何影响?________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(5)该烧碱样品纯度的计算式为________________________________________________________________。
答案 (1)C A B E
(2)滴入最后一滴物质的量浓度为c的标准硫酸溶液,溶液由黄色变为橙色且半分钟内不恢复原来的颜色
(3)偏高 (4)偏低
(5)%或×100%
解析 (1)实验时应先称量一定质量的固体,溶解后配制成溶液,量取待测液于锥形瓶中,然后用标准液进行滴定,故正确操作步骤的顺序是C→A→B→D→E。
(2)指示剂为甲基橙,变色范围为3.1~4.4,终点时颜色由黄色变为橙色,故依据为:滴入最后一滴物质的量浓度为c的标准硫酸溶液,溶液由黄色变为橙色且半分钟内不恢复原来的颜色。
(3)因标准液浓度变小,用量变大,故测定结果会偏高。
(4)若指示剂变色15 s后又恢复为原来的颜色便停止滴定,在其他操作均正确的前提下,则所用标准液不足,则测定结果偏低。
(5)硫酸的物质的量为c(V2-V1)×10-3 mol,则n(NaOH)=2c(V2-V1)×10-3 mol,m(NaOH)=80c(V2-V1)×10-3,则样品中NaOH的质量为10×80c(V2-V1)×10-3,所以烧碱样品纯度为×100%=%。
本课小结
课时作业
一、选择题(本题共6小题,每小题只有1个选项符合题意)
1.下列关于物质或离子检验的叙述正确的是( )
A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
B.气体通过无水CuSO4粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气
C.灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+
D.将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO2
答案 B
解析 A项,在溶液中加KSCN,溶液显红色,只能证明一定存在Fe3+,不能证明是否含有Fe2+,错误;B项,无水CuSO4遇水生成CuSO4·5H2O,固体粉末由白色变为蓝色,正确;C项,灼烧白色粉末,火焰呈黄色,能够证明原粉末中含有Na+,无法证明是否含有K+,因为要观察钾的火焰颜色,必须透过蓝色钴玻璃滤去黄光,排除钠的干扰,错误;D项,能使澄清石灰水变浑浊的气体不一定是CO2,SO2也可以,错误。
2.某学生用碱式滴定管量取0.1 mol·L-1的NaOH溶液,开始时仰视液面,读数为1.00 mL,取出部分溶液后,俯视液面,读数为11.00 mL,该同学在操作中实际取出的液体体积为( )
A.大于10.00 mL B.小于10.00 mL
C.等于10.00 mL D.等于11.00 mL
答案 A
解析 滴定管的“0”刻度在上,量取NaOH溶液,开始时仰视液面使读数偏大,取出部分溶液后,俯视液面使读数偏小,故实际取出的液体体积大于10.00 mL。
3.下列各步制取物质,最终无法达到目的的是( )
①AlAl2O3Al(NO3)3晶体
②CuCuOCuSO4溶液CuSO4·5H2O
③FeFeCl3Fe(OH)3Fe2O3
④FeSO4溶液FeSFeS
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
答案 D
解析 因Al3+水解,生成HNO3为挥发性酸,Al(NO3)3蒸干将得到Al(OH)3,得不到Al(NO3)3晶体;FeSO4与H2S不能反应。
4.对于某些离子的检验及结论一定正确的是( )
A.加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有CO
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有SO
C.加入浓氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,一定有NH
D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸,白色沉淀消失,一定有Ba2+
答案 C
解析 A项中有可能是SO、HCO、HSO,错误;B项中可能是Ag+,错误;C项中加入OH-能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则一定含有NH,正确;D项,若溶液中存在Ca2+也会产生此现象。
5.提纯含有少量Ba(NO3)2杂质的KNO3溶液,可以采用的方法为( )
A.加入过量的碳酸钠溶液,过滤,除去沉淀,向溶液中补加适量的硝酸
B.加入过量的硫酸钾溶液,过滤,除去沉淀,向溶液中补加适量的硝酸
C.加入过量的硫酸钠溶液,过滤,除去沉淀,向溶液中补加适量的硝酸
D.加入过量的碳酸钾溶液,过滤,除去沉淀,向溶液中补加适量的硝酸
答案 D
解析 除去KNO3溶液中的Ba(NO3)2,实质上是除去Ba2+,首先考虑应将Ba2+以沉淀的形式除去,但要除尽Ba2+,加入的沉淀剂必须是过量的,然后考虑如何除去过量的新杂质。相比较而言,使用CO比使用SO做沉淀剂更好,便于进一步除去过量的CO。加入CO,CO与Ba2+结合为BaCO3沉淀除去Ba2+,过量的CO可加入HNO3除去。A、C两项中会引入杂质Na+,B项中会引入杂质SO。
6.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:甲基橙:3.1~4.4;石蕊:5.0~8.0;酚酞:8.2~10.0。用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是( )
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂
答案 D
解析 NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反应时生成CH3COONa,由于CH3COO-水解使溶液显碱性,根据题给数据,酚酞的变色范围为pH=8.2~10.0,只能选用酚酞作为指示剂判断滴定终点,D正确。
二、选择题(本题共4小题,每小题有1个或2个选项符合题意)
7.下列有关滴定操作的说法正确的是( )
A.进行中和滴定操作时,眼睛要始终注视滴定管内溶液液面的变化
B.用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取KOH标准溶液进行滴定,则测定结果偏高
C.用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含有NaOH杂质,则测定结果偏高
D.用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时,若读取读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视,会导致测定结果偏高
答案 BD
解析 进行中和滴定操作时,眼睛要始终注视锥形瓶内溶液颜色的变化,A错误;用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取KOH标准溶液进行滴定,由于没有润洗,标准液浓度减小,消耗标准液体积增加,则测定结果偏高,B正确;所用的固体KOH中混有NaOH杂质,相同质量的NaOH和KOH,NaOH的物质的量大于KOH的物质的量,故所配的溶液中OH-浓度偏大,导致消耗标准液的体积V碱偏小,根据c酸=可知c酸偏小,C错误;用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时,若滴定前仰视读数,滴定至终点后俯视读数,导致读取的盐酸体积偏小,依据c酸=可知测定c酸偏高,D正确。
8.甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH-、Cl-、HCO离子中的两种组成,可以发生如图转化,下列说法不正确的是( )
A.在丁中滴加甲,开始反应的离子方程式:HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O
B.溶液丙中还可以大量共存的离子有Fe2+、NO、SO
C.白色沉淀A可能溶解在溶液D中
D.甲为NaHCO3,乙为AlCl3
答案 B
解析 四种溶液中可能存在的离子有H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH-、Cl-、HCO,故依据离子能大量共存的原则得出甲、乙、丙、丁中应含有HCl和AlCl3两种物质,因为甲溶液能和乙溶液生成沉淀、气体和NaCl,故甲和乙中含有能双水解的离子,Al3+和HCO反应生成CO2气体和Al(OH)3沉淀,然后依据甲与丙生成气体,则甲为NaHCO3,乙为AlCl3,甲与丁生成白色沉淀,则丁含有Ba2+且与甲生成沉淀,则丁为Ba(OH)2,丙为HCl。在丁中滴加甲,开始反应的离子方程式:HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O,A正确;据分析可知,丙为HCl,含有H+,酸性条件下Fe2+、NO因发生氧化还原反应而不能大量共存,B错误;无色溶液D中可能含有氢氧化钠,白色沉淀A(氢氧化铝)可能溶解在溶液D中,C正确;据分析可知,甲为NaHCO3,乙为AlCl3,D正确。
9.下列滴定中,指示剂的选择或滴定终点颜色变化有误的是( )
提示:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S===2NaI+S↓。
答案 CD
解析 氢氧化钠溶液滴定醋酸时,恰好中和时生成醋酸钠,此时溶液显碱性,所以选择碱性条件下变色的指示剂——酚酞,终点颜色变化为无色→浅红色,A正确;盐酸滴定氨水时,恰好中和时生成氯化铵,此时溶液显酸性,所以选择酸性条件下变色的指示剂——甲基橙,终点颜色变化为黄色→橙色,B正确;根据题给已知反应,可以用酸性高锰酸钾溶液氧化亚硫酸钾的原理进行滴定,亚硫酸钾被完全氧化后,过量的高锰酸钾使溶液显浅紫红色,C错误;用碘水滴定硫化钠溶液,淀粉作指示剂,开始时溶液无色,硫化钠被完全消耗后,过量的碘水使淀粉显蓝色,所以滴定终点的颜色变化为无色→蓝色,D错误。
10.某澄清溶液可能存在有以下离子中的若干种:Na+、Al3+、Fe3+、Cl-、CO、SO、SiO、AlO([Al(OH)4]-的另一种表达形式),为确定溶液组成进行如下实验:
①取少量待测液,滴加足量的稀盐酸无沉淀生成,但能产生无色无味的气体;
②取①反应后的溶液加入稀硝酸酸化后滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀;
③另取①反应后的溶液加入足量的NH3·H2O,产生白色沉淀。
下列说法错误的是( )
A.根据实验①可以确定溶液中一定有Na+、CO,一定无Al3+、Fe3+、SO、SiO
B.根据实验②无法确定溶液是否含有Cl-
C.根据实验③可以确定溶液中一定有AlO
D.忽略溶液中H+、OH-的浓度,该溶液中一定有c(Na+)=c(Cl-)+c(AlO)+c(CO)
答案 D
解析 ①取少量待测液,滴加足量的稀盐酸无沉淀生成,但能产生无色无味的气体,证明含有CO,没有SO、SiO;CO与Al3+、Fe3+能够发生双水解反应,所以一定没有Al3+、Fe3+。②取①反应后的溶液加入稀硝酸酸化后滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,由于①中加入了盐酸,因此无法证明是否含有Cl-。③另取①反应后的溶液加入足量的NH3·H2O,产生白色沉淀,证明反应后的溶液中含有Al3+,说明原溶液中含有AlO。根据上述分析,溶液中一定含有Na+、CO、AlO,一定没有SO、SiO、Al3+、Fe3+,可能含有Cl-,若有Cl-,则满足电荷守恒:c(Na+)=c(Cl-)+c(AlO)+2c(CO),D项错误。
三、非选择题(本题共2小题)
11.用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度。有以下步骤:
(1)配制待测液:用已称好的5.0 g含有少量杂质(杂质不与盐酸反应)的固体烧碱样品配制1000 mL溶液,除烧杯和玻璃棒外,还需要用到的主要仪器有________、________。
(2)滴定过程
①盛装0.10 mol/L的盐酸标准液应该使用________滴定管;
②滴定时双眼应注意观察____________________。
(3)误差讨论:(选填“偏高”“偏低”或“无影响”)
①用蒸馏水冲洗锥形瓶,测定结果________;
②在滴定过程中不慎将数滴酸液滴在锥形瓶外,测定结果________;
③读数时,滴定前仰视,滴定后俯视,测定结果________;
④装标准液之前,没有用标准液润洗滴定管,测定结果________。
(4)有关数据记录如下:
计算纯度:烧碱样品的纯度是________(取两次实验所耗盐酸的平均值进行计算,不写计算过程)。
答案 (1)1000 mL容量瓶 胶头滴管
(2)①酸式 ②锥形瓶内溶液颜色的变化
(3)①无影响 ②偏高 ③偏低 ④偏高 (4)80.8%
解析 (2)①盛装0.10 mol/L的盐酸标准液应该使用酸式滴定管;②滴定时双眼应注意观察锥形瓶内溶液颜色的变化。
(3)①用蒸馏水冲洗锥形瓶,不影响待测物的总物质的量,不会影响测定结果;②导致盐酸消耗增多,测定结果偏高;③读数时,滴定前仰视,滴定后俯视,盐酸体积变小,测定结果偏低;④装标准液之前,没有用标准液润洗滴定管,标准液浓度减小,消耗的盐酸增多,测定结果偏高。
(4)两次消耗盐酸体积分别为20.78 mL-0.50 mL=20.28 mL、21.32 mL-1.20 mL=20.12 mL;消耗盐酸的平均体积为20.20 mL,原溶液n(NaOH)=50×n(HCl)=50×0.10 mol/L×20.20 mL×10-3 L·mL-1=0.101 mol,所以烧碱的纯度为×100%=80.8%。
12.现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图所示步骤进行提纯:
溶液Ⅱ
已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如表所示:
Fe3+
Fe2+
Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH
1.5
6.3
4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH
2.8
8.3
6.7
请回答下列问题:
(1)加入氧化剂的目的是___________________________________。
(2)最适合做氧化剂X的是________(填标号)。
A.K2Cr2O7 B.NaClO
C.H2O2 D.KMnO4
(3)加入的物质Y是________,写出除去杂质的离子方程式:________________________________________________________________。
(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的?________(填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,试解释原因:
________________________________________________________________。
(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体?________(填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,回答该如何操作?
________________________________________________________________。
答案 (1)将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离,同时又不引入新的杂质 (2)C (3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3均可] Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2O[或Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O等其他合理答案] (4)不能 加碱同时也能使Cu2+形成沉淀 (5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶
解析 (1)由Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH可知,当Fe2+开始沉淀时,Cu2+几乎已经沉淀完全;而当Fe3+沉淀完全时,Cu2+尚未开始沉淀,所以除去Cu2+中的Fe2+时,需将Fe2+氧化成Fe3+后除去。
(2)加入的氧化剂能把Fe2+氧化成Fe3+,同时又不引入新杂质,所以应选用H2O2。
(3)当除去Cu2+中的Fe3+时,可以利用Fe3+的水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,所以加入的物质Y应具有以下条件:①能与H+反应使水解平衡正向移动,从而使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;②不能引入新杂质。满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。
(4)若直接加碱,使Fe3+形成沉淀的同时,也能使Cu2+形成沉淀。
(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体,因为在CuCl2溶液蒸发结晶的过程中,CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来,导致CuCl2水解平衡正向移动,最终得到Cu(OH)2或CuO,而得不到CuCl2·2H2O晶体,为了抑制CuCl2水解,应在HCl气流中加热蒸发结晶。
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