化学离子反应解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析1

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化学离子反应解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析1
一、高中化学离子反应
1.有一份澄清溶液,可能含有 Na+、K+、NH4+、Ca2+、Fe3+、SO42-、CO32-、SO32-、Cl-、I-中的若干种,且离子的物质的量浓度均为 0.1mol·L-1(不考虑水解和水的电离)。

往该溶液中加入过量的盐酸酸化 BaCl2溶液,无沉淀生成。

另取少量原溶液,设计并完成如下实验:
则关于原溶液的判断中不正确的是
A.是否存在 Na+、K+需要通过焰色反应来确定
B.通过 CCl4层的颜色变化,能判断出溶液中 I-肯定存在
C.试样加足量氯水无气体产生,说明溶液中 CO32-肯定不存在
D.肯定不存在的离子是 Ca2+、Fe3+、SO42-、CO32-、Cl-
【答案】A
【解析】
【分析】
澄清溶液,往该溶液中加入过量的BaCl2和盐酸的混合溶液,无白色沉淀生成,无SO42-,加足量氯水,无气体,则无CO32-,溶液加四氯化碳分液,下层紫红色,则有I-,上层加硝酸钡和稀硝酸有白色沉淀,有SO32-,无Ca2+、Fe3+,溶液中一定含阳离子,且离子浓度都为0.1mol•L-1;根据电荷守恒,一定含有NH4+、Na+、K+,一定不存在Cl-;滤液中加硝酸酸化的硝酸银有白色沉淀,是过程中加氯水时引入的氯离,结合溶液为电中性来解答。

【详解】
A. 根据溶液中离子浓度均为0.1mol/L,且溶液呈电中性,溶液中一定存在 Na+、K+,不需要焰色反应来确定,A项错误;
B. 通过CCl4 层的颜色变化,能判断出溶液中 I-肯定存在,B项正确;
C. 试样加足量的Cl2水,没有气体产生,说明无CO32-,C项正确;
D. 由分析可知,肯定不存在的离子是Ca2+、Fe3+、SO42-、CO32-、Cl-,D项正确;
答案选A。

2.某固体混合物X,含有NH4NO3、AgNO3、Cu(NO3)2和NaNO3中的一种或几种,进行如下实验:
①取少量X溶于水,逐滴加入NaOH溶液直至过量,先出现沉淀Y,后沉淀溶解得到溶液Z,并释放出能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体A;
②往溶液Z中逐滴加入稀盐酸直至过量,先产生沉淀,后沉淀全部溶解。

下列说法不正确
...的是()
A.气体A为NH3,溶液Z呈碱性
B.通过上述实验无法确定是否存在NaNO3
C.X中一定有NH4NO3和Cu(NO3)2,且n(NH4NO3) ≥ 4n[Cu(NO3)2]
D.向X中中直接加入过量稀盐酸,最终固体能全部溶解
【答案】C
【解析】
【分析】
①能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,则由①可知:混合物X中一定有NH4NO3,因出现沉淀Y,则至少含Cu(NO3)2、AgNO3的一种,沉淀Y至少含AgOH、Cu(OH)2中的一种,Z至少含[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+中的一种;
②往溶液Z中逐滴加入稀盐酸直至过量,先产生沉淀,后沉淀全部溶解,则Z中含
[Cu(NH3)4]2+,不含[Ag(NH3)2]+,沉淀Y为Cu(OH)2,混合物X中一定有Cu(NO3)2,一定不含AgNO3;
③综上所述,混合物X中一定有Cu(NO3)2和NH4NO3,一定不含AgNO3,可能含有
NaNO3,发生如下反应:Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3,
NH4NO3+NaOH=NaNO3+NH3↑+H2O,Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-,据此解答。

【详解】
A.氢氧化钠过量,溶液Z一定呈碱性,A正确;
B.由分析可知,无法确定是否存在NaNO3,B正确;
C.由分析可知:Cu(NO3)2~Cu(OH)2~[Cu(NH3)4]2+~4NH4NO3,使生成的Cu(OH)2完全溶解,n(NH4NO3)= 4n[Cu(NO3)2],实验②中还有氨气生成,根据N原子守恒可知:n(NH4NO3)>4n[Cu(NO3)2],C错误;
D.由分析可知,混合物X中一定有Cu(NO3)2和NH4NO3,一定不含AgNO3,可能含有NaNO3,一定能溶于过量HCl,D正确。

答案选C。

【点睛】
溶液中一定不含AgNO3,否则实验②会产生白色AgCl沉淀。

3.学校化学研究小组对实验室某废液缸里的溶液进行检测分析,提出假设:该溶液中可能含有NH4+、K+、Al3+、HCO3-、Cl-、I-、SO42-等离子中的几种离子。

实验探究:
①取少量该溶液滴加紫色石蕊试液,溶液变红。

②取100mL该溶液于试管中,滴加足量Ba(NO3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.3mol 白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生。

③另取100mL该溶液,逐渐加入Na2O2粉末,产生的沉淀和气体与所加Na2O2粉末物质的量的关系曲线如图所示。

下列说法中不正确的是()
A.该溶液中一定不含有I-、HCO3-、Cl-
B.该溶液中一定含有K+,其物质的量浓度为1mol•L-1
C.在溶液中加入0.25~0.3molNa2O2时,发生反应的化学方程式为
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
D.该溶液能使紫色石蕊试液变红的唯一原因是NH4+发生水解
【答案】D
【解析】
【分析】
①滴加紫色石蕊试液,溶液变红,说明溶液显酸性,则溶液中无HCO3-;②滴加足量
Ba(NO3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.3mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生,说明溶液中有SO42-,且n(SO42-)=0.3mol,无Cl-、I-;③逐渐加入Na2O2粉末,由图可知,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠依次与铝离子反应生成氢氧化铝0.1mol,与铵根离子反应生成氨气0.2mol,最后与氢氧化铝反应,含有铝离子,一定不存在碳酸氢根离子。

【详解】
A.由分析可知,该溶液中一定不含有I-、HCO3-、Cl-,故A正确;
B.由分析可知,100mL溶液中有n(SO42-)=0.3mol,n(Al3+)=0.1mol,n(NH4+)
=0.2mol,由电荷守恒可知n(K+)=0.1mol,其浓度为1mol•L-1,故B正确;
C.在溶液中加入0.25~0.3molNa2O2时,过氧化钠会与水发生反应,生成的氢氧化钠会将氢氧化铝溶解,其反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,故C正确;
D.溶液中存在铵根离子和铝离子,则该溶液能使紫色石蕊试液变红的原因是NH4+、Al3+发生水解,故D错误;
综上所述,答案为D。

4.天然海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。

火力发电时燃煤排放的含SO2的烟气可利用海水脱硫,其工艺流程如图所示:下列说法错误的是
()
A.天然海水pH≈8的原因是由于海水中的CO32-、HCO3-水解
B.“氧化”是利用氧气将H2SO3、HSO3-、SO32-等氧化生成SO42-
C.“反应、稀释”时加天然海水的目的是中和、稀释经氧化后海水中生成的酸
D.“排放”出来的海水中SO42-的物质的量浓度与进入吸收塔的天然海水相同
【答案】D
【解析】
【分析】
火力发电时燃煤排放的含SO2的烟气通入吸收塔和天然海水,得到溶液通入氧气氧化亚硫酸生成硫酸,加入天然海水中和、稀释经氧化后海水中生成的酸。

【详解】
A.海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO-3等离子,在这些离子中能发生水解的是CO32-、HCO-3离子,CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-它们水解呈碱性,所以天然海水的pH≈8,呈弱碱性,故A正确;
B.天然海水吸收了含硫烟气后,要用O2进行氧化处理,因为氧气具有氧化性,被氧化的硫元素的化合价为+4价,具有还原性,所以氧气将H2SO3、HSO3-、SO32-等氧化为硫酸,如亚硫酸被氧化的反应为2H2SO3+O2=2H2SO4,故B正确;
C.氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放,是因中和稀释经氧气氧化后海水中生成的酸(H+),故C正确;
D.从框图可知:排放”出来的海水,是经过加天然海水中和、稀释经氧化后海水中生成的酸后排放的,溶液的体积显然比进入吸收塔的天然海水大,所以SO42-的物质的量浓度排放出来的海水中浓度小,故D错误;
故答案为D。

5.某溶液中可能含有K+、NH4+、Ba2+、SO42-、I-、Cl-、NO3-中的几种,将此溶液分成两等份。

进行如下实验:(AgCl式量为143.5,AgI式量为235)
①在一份溶液中加入足量NaOH,加热,可收集到标准状态下的气体1.12L;
②在另一份溶液中加入足量Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀产生,过滤得到沉淀2.33g;
③在②的滤液中加入足量AgNO3溶液,又有4.7g沉淀产生。

有关该溶液中离子种类(不考虑H+和OH-)的判断正确的是
A.溶液中至少有2种阳离子
B.只能确定溶液中NH4+、SO42-是否存在
C.溶液中最多有4种阴离子
D.溶液中不可能同时存在K+和NO3-
【答案】C
【解析】
【分析】
①在一份溶液中加入足量NaOH,加热,可收集到标准状态下的气体1.12L,和过量NaOH
NH,且物质的量为0.05mol;
溶液加热产生的气体只能是氨气,故一定存在+
4
②在另一份溶液中加入足量Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀产生,过滤得到沉淀2.33g,故一定
存在2-4
SO ,一定不含有Ba 2+
,且2-4
SO 物质的量为:
2.33g
233g/mol
=0.01mol ; ③在②的滤液中加入足量AgNO 3溶液,又有4.7g 沉淀产生,此沉淀未说明颜色,若沉淀只有AgCl ,则() 4.7g
AgCl 0.033mol 143.5g/mol
n =
=,若沉淀只有AgI ,则
() 4.7g AgI 0.02mol 235g/mol
n =
=,若溶液中不含有K +、-3NO ,根据电荷守恒可知,I −与Cl −均存在,若溶液中不含有K +,含有-
3NO 时,I −与Cl −可能均存在,也可能只I -,若溶液中含有K +,不含有-
3NO 时,I −与Cl −可能均存在,也可能只Cl -,不可能只含有I -。

【详解】
A .依据分析可知,溶液中可能只存在铵根离子,故A 错误;
B .依据分析可知,溶液中一定存在+
4NH 、2-
4SO ,还有Cl −或I −中的一种或2种,故B 错误;
C .依据分析可知,溶液中2-4SO 一定存在,而Cl −或I −存在1种或2种,-
3NO 也可能存在,故C 正确;
D .由上述分析可知,溶液中可能同时存在K +和-3NO ,故D 错误; 故答案为:C 。

【点睛】
离子推断题解法归纳:这些推断题的解法在于掌握离子的特有反应以及离子间的共存情况,在解题之前,应对所提供的离子在溶液中能否大量共存进行分析,做到心中有数,一般来说,离子间能生成沉淀、或气体、或弱电解质,以及能发生氧化还原反应的,就不能在溶液中大量共存。

例如,H +与OH -,H +与弱酸根阴离子,OH -与弱碱阳离子,Ag
+
与Cl -、Br -、I -、2-4SO 、2-3CO ,2Ba +、2Ca +与2-4SO 、2-3CO ,2Fe +与-3NO (酸性条
件下),3Fe +与2S -,3Al +与-
2AlO 、2S -等等,都不能在溶液中共存。

在具体推断过程中,要注意以下几点:
(1)把推断离子的肯定与否定存在结合起来考虑;
(2)推断过程中,前后的结论不应该矛盾,因此,前面已下结论的离子,在后面的推断过程中可不再重叙,若在分析中发现前后结论有矛盾,则应找出错误原因;
(3)在作推断结果时,应该考虑三个方面,即肯定存在的离子,肯定不存在的离子,不能判定存在与否的离子,并且这三个方面的离子应是互相独立的,任何一种离子只能出现一次,不能重复出现,当然有的题目中不一定三种情况都需要回答,但分析问题时都应该考虑到。

6.在学习中,我们经常应用类推法。

下列左边正确,类推法应用于右边也正确的是( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.FeCl2溶液与碘水不反应,则前者发生氧化还原反应,后者不反应,与氧化性有关,故A错误;
B.SO2通入漂白粉溶液,发生氧化还原反应为SO2+Ca2++ClO-+H2O=CaSO4↓+2H++Cl-,故B 错误;
C.Na2SO3溶液中滴入稀HNO3发生氧化还原反应为2NO3-+3SO32-+2H+=3SO42-+2NO↑+H2O,故C错误;
D.二氧化碳、二氧化硫均为酸性氧化物,与碱反应均生成盐和水,则类推合理,故D正确。

答案选D。

7.下列离子方程式书写及评价合理的是下列离子方程式书写及评价合理的是()
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.Mg(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液,反应生成碳酸钠、氢氧化镁和水,离子方程式为:Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+2CO32-+2H2O,A错误;
B.根据题意得偏铝酸钠和盐酸按照物质的量2:5反应,2mol偏铝酸根钠消耗2mol盐酸生成2mol氢氧化铝,剩余的3mol盐酸能溶解1mol氢氧化铝,B正确;
C.稀硝酸有氧化性,过量的稀硝酸把Fe2+氧化成Fe3+,离子方程式为:3Fe3O4+NO3-
+28H+=9Fe3++14H2O+NO↑,C错误;
D.Fe2+与ClO-会发生氧化还原反应,生成氢离子和氯离子,生成的氢离子会结合次氯酸根离子生成次氯酸,离子方程式为:2Fe2++5ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-+4HClO,D错误;
答案选B。

【点睛】
此题A项涉及到沉淀的转化,最终会生成氢氧化镁的沉淀,类似的沉淀的溶解度需要理解记忆,如氯化银、溴化银、碘化银溶解度依次减小;D项是易错点,生成氢离子会结合溶液中足量的次氯酸根离子生成次氯酸,需看清题目过量少量解题。

8.将少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中,下列离子方程式能正确表示该反应的是
A.SO2 + H2O + Ca2+ + 2ClO-→ CaSO3↓+ 2H+ + 2ClO-
B.SO2 + H2O + Ca2+ + ClO-→ CaSO3↓+ 2HClO
C.SO2 + H2O + Ca2+ + ClO-→ CaSO4↓ + 2H+ + Cl-
D.SO2 + H2O + Ca2+ + 3ClO-→ CaSO4↓ + 2HClO + Cl-
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
ClO-有较强的氧化性,而在水溶液中SO2有较强的还原性,二者相遇首先发生氧化还原反应,生成氯离子和硫酸根离子。

由于硫酸钙水中溶解度不大,硫酸根离子与钙离子又会形成硫酸钙沉淀,又因为次氯酸钙过量,则反应的离子方程式为:SO2+3ClO-
+Ca2++H2O=CaSO4↓+Cl-+2HClO,故选D
【点睛】
选项C是解答的易错点,主要是忽略了二氧化硫不足,生成的氢离子会继续与次氯酸根离
子反应生成难电离的次氯酸。

9.离子互换反应的实质是“永远向着某些离子浓度减少的方向进行”,下列反应不符合这一实质的是
A .AgCl + 2NH 3·H 2O →[Ag (NH 3)2]Cl + 2H 2O
B .CuSO 4 + H 2S → CuS↓+ H 2SO 4
C .KCl (l ) + Na (l ) → K↑+NaCl (l )
D .2[Ag (NH 3)2]Cl + Na 2S → Ag 2S↓+ 2NaCl + 4NH 3 【答案】C 【解析】 【分析】
如离子之间发生反应生成沉淀、气体或弱电解质,或发生氧化还原反应、络合反应等,则离子浓度减小,向着某些离子浓度减少的方向进行,据此分析。

【详解】
A .AgCl 难溶于水,NH 3∙H 2O 为弱电解质,生成络合物[Ag(NH 3)2]Cl , A 正确;
B .生成CuS 沉淀,硫离子浓度减小,B 正确;
C .KCl 和Na 为熔融状态发生反应,反应时离子浓度不变,C 错误;
D .生成Ag 2S 沉淀和氨气,硫离子浓度降低,D 正确; 答案选C 。

10.在测定液态BrF 3导电性时发现,20℃时导电性很强,其他实验证实存在一系列有明显离子化合物倾向的盐类,如KBrF 4,(BrF 2)2SnF 6等,由此推测液态BrF 3电离时的阳、阴离子是
A .BrF 2+,BrF 4-
B .BrF 2+,F -
C .Br 3+,F -
D .BrF 2+,BrF 32-
【答案】A 【解析】 【分析】
根据4KBrF 、226(BrF )SnF 等物质都是具有明显离子化合物倾向的盐可知,它们能电离出
自由移动的离子,其电离方程式分别是:44KBrF K BrF +-=+、
22626(BrF )SnF 2BrF SnF +-=+,说明4BrF -、2BrF +是稳定存在的离子,液态3BrF 20℃时
导电性很强,说明液态BrF 3为部分电离,所以3BrF 的电离方程式为2BrF 3ƒ
42 BrF BrF -++,据此回答。

【详解】
A .3BrF 的电离方程式为2BrF 3ƒ42 BrF BrF -++,A 正确;
B .BrF 3电离不产生F -,B 错误;
C .BrF 3电离不产生F -、Br -,C 错误;
D .BrF 3电离不产生BrF 2+、BrF 32-,D 错误。

11.某废水含有下列离子中的5种(忽略水的电离及离子的水解),K+、Cu2+、Al3+、
Fe2+、Cl-、CO32-、NO3-、SO42-,测得各种离子的物质的量浓度相等。

为探究废水的组成,某同学进行了如下实验:
①用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰。

②另取溶液加入足量稀盐酸,有无色气体生成,该无色气体遇空气变成红棕色,此时溶液依然澄清,且溶液中阴离子种类不变。

③另取溶液加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成。

根据上述实验,以下推测正确的是
A.溶液中无法确定Al3+的存在与否
B.原溶液中不含的离子为:K+、Al3+、CO32-
C.步骤②中可以确定Fe2+、NO3-的存在
D.步骤③中共有2种钡盐沉淀
【答案】B
【解析】
【详解】
用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰,则说明有K+;另取溶液加入足量稀盐酸,有无色气体生成,该无色气体遇空气变成红棕色,则说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+;若向溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明原溶液中含有CO32-或SO42-,因为有Fe2+,Fe2+与CO32-不能共存,所以没有CO32-;则溶液中的离子有Fe2+、NO3-、SO42-,已知各种离子的物质的量浓度相等,阴离子电荷比阳离子电荷多,所以还有另外的阳离子Cu2+或Al3+,若有Cu2+,阳离子的电荷多还须有Cl-,若有
Al3+,阴离子加上Cl-,电荷仍不守恒;所以根据电荷守恒可知还有Cu2+、Cl-,所以原溶液中所含的离子为:Cu2+、Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-,原溶液中不含的离子为:K+、Al3+、CO32-,故B正确;故选B。

12.某废液阳离子只可能含有:Na+、NH4+、Ba2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+中的某几种,实验设计了下述方案进行处理,以回收金属,保护环境
已知:步骤①中,滴加NaOH溶液过程中产生的沉淀会部分溶解,下列说法正确的是:A.根据步骤①中的现象,说明废液中一定含有Al3+
B.步骤②,由红棕色固体可知,废液中一定存在Fe3+
C.取溶液丙进行焰色反应,焰色为黄色,说明原溶液中一定含Na+
D.该废液一定含有NH4+、Ba2+、Cu2+
【解析】
【分析】
沉淀甲灼烧后为红棕色固体,该红棕色固体为Fe2O3,则沉淀甲可能为Fe(OH)2或Fe(OH)3,说明废液中可能含有Fe2+或Fe3+;溶液甲中加入过量硫酸溶液,产生固体乙,则固体乙为BaSO4,说明废液中一定含有Ba2+;溶液乙中加入过量铁屑,产生红色固体,该红色固体为Cu,说明废液中一定含有Cu2+,以此解答该题。

【详解】
A.由步骤④可知,废液中一定含有Cu2+,而沉淀甲中没有Cu(OH)2,说明加入NaOH溶液后,Cu元素以离子形式存在于溶液甲中,则废液中一定含有NH4+,Cu元素以[Cu(NH3)4]2+形式存在于溶液甲中,因此步骤①沉淀部分溶解,不能说明废液中一定含有Al3+,故A错误;
B.由分析可知,废液中可能含有Fe2+或Fe3+,故B错误;
C.由于步骤①中加入过量NaOH溶液,因此溶液丙中一定含有Na+,焰色反应显黄色,不能说明废液中含有Na+,故C错误;
D.由分析可知,废液中一定含有Ba2+和Cu2+,由选项A的分析可知,废液中一定含有NH4+,故D正确;
故答案选D。

13.下列离子方程式正确的是 ( )
A.将过量NaOH溶液滴入Ca(HCO3)2溶液中:Ca2++HCO3-+OH- →CaCO3↓+H2O
B.Fe(OH)3溶于氢碘酸:2Fe(OH)3 + 6H++ 2Iˉ →2Fe2+ + I2 + 6H2O
C.向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中加入氢氧化钡溶液至SO42ˉ离子沉淀完全Al3+ + 2SO42ˉ + 2Ba2++ 4OHˉ →AlO2ˉ + 2BaSO4↓+ 2H2O
D.4mol·L-1的NaAlO2溶液和7mol·L-1的HCl等体积互相均匀混合4AlO2-+ 7H+ + H2O→
3Al(OH)3↓+ Al3+
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.二者反应生成碳酸钙、碳酸钠和水,离子方程式为Ca2++2HCO3−+2OH−=CaCO3↓+
2H2O+CO32−,故A错误;
B.二者发生氧化还原反应生成亚铁离子和碘、水,离子方程式为2Fe(OH)3+6H++2I−=
2Fe2++I2+6H2O,故B正确;
C.向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中加入氢氧化钡溶液至SO42−离子沉淀完全,二者的物质的量之比为1:2,二者反应生成硫酸钡、氢氧化铝和一水合氨,离子方程式为Al3++NH4++2SO42−+2Ba2++4OH−=Al(OH)3↓+NH3⋅H2O+2BaSO4↓+2H2O,故C错误;
D.4mol•L−1的NaAlO2溶液和7mol•L−1的HCl等体积混合,二者反应生成氢氧化铝和氯化铝,且二者的物质的量之比为3:1,离子方程式为4AlO2−+7H++H2O=3Al(OH)3↓+Al3
+,故D 正确;
故答案选:BD 。

【点睛】
本题根据物质之间的反应及离子方程式书写规则分析解答,注意B 中发生氧化还原反应、D 中生成物的量为易错点。

14.一种以NH 4Cl 酸性蚀铜废液[含NH 4Cl ,Cu(NH 3)4Cl 2、CuCl 、CuSO 4及盐酸等]为原料制备CuCl 并回收Cu(OH)2的工艺流程如图:
已知:CuCl 溶于浓盐酸,难溶于水,不溶于乙醇。

回答下列问题:
(1)“反应1”中,NaCl 、Cu 与CuSO 4反应的离子方程式为__;生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中,其目的是__。

(2)“水解”步骤中,溶液中的CuCl 43-在加入大量水稀释即可析出CuCl ,原因是__(结合离子方程式,从平衡角度分析)。

(3)湿的CuCl 在空气中易被氧化为Cu 2(OH)3Cl ,该反应的化学方程式为__。

(4)“反应2”需加入的试剂X 是__;“吹脱”出来的NH 3可用于生产碳铵化肥,主要反应的化学方程式为__。

(5)测定产品中CuCl 质量分数的步骤如下:称取ag 产品,加入稍过量的FeCl 3溶液,待
溶解后用邻菲罗啉作指示剂,立刻用cmol·
L -1的Ce(SO 4)2标准溶液滴定到终点,消耗标准溶液VmL 。

则产品中CuCl 的质量分数为__(已知滴定反应为Ce 4++Fe 2+=Ce 3++Fe 3+,列出计算式)。

【答案】Cu+Cu 2++8Cl -2CuCl 43- 提高铜元素的利用率 CuCl 43-CuCl+3Cl -,稀释时,平衡向粒子数增多的方向移动,即平衡右移 4CuCl+O 2+4H 2O=2Cu 2(OH)3Cl+2HCl 或
12CuCl+3O 2+6H 2O=4Cu 2(OH)3Cl+4CuCl 2 NaOH 溶液 NH 3+H 2O+CO 2=NH 4HCO 3
-3CV 1099.5a
⨯⨯×100% 【解析】
【分析】
NH 4Cl 酸性蚀铜废液[含NH 4Cl ,Cu(NH 3)4Cl 2、CuCl 、CuSO 4及盐酸等],加入铜单质和氯化钠,生成CuCl 43-,水解后生成CuCl ,因CuCl 溶于浓盐酸,难溶于水,不溶于乙醇,故用乙醇除杂。

【详解】
(1)“反应1”中,根据氧化还原反应原理,NaCl、Cu与CuSO4反应的离子方程式为
Cu+Cu2++8Cl-2CuCl 43-;滤渣含有铜元素,生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中,其目的是提高铜元素的利用率。

(2)“水解”步骤中,溶液中的CuCl43-在加入大量水稀释即可析出CuCl,原因是CuCl43-CuCl+3Cl-,稀释时,平衡向粒子数增多的方向移动,即平衡右移。

(3)湿的CuCl在空气中易被氧化为Cu2(OH)3Cl,根据氧化还原反应原理,该反应的化学方程式为4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl或12CuCl+3O2+6H2O=4Cu2(OH)3Cl+4CuCl2。

(4)过滤2的滤液中含有Cu2+,与碱反应生成氢氧化铜,因此,“反应2”需加入的试剂X 是NaOH溶液;“吹脱”出来的NH3可用于生产碳铵化肥,即化肥中含有铵根和碳元素,碳元素多为碳酸根,主要反应的化学方程式为NH3+H2O+CO2=NH4HCO3。

(5)已知滴定反应为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,用cmol·L-1的Ce(SO4)2标准溶液滴定到终点,消耗标准溶液VmL,即该反应消耗了0.01cVmol的亚铁离子,产品中CuCl与氯化铁的反应为CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2+ +Cl-,即产品中CuCl的物质的量为0.01cVmol,产品中CuCl的质
量分数为
-3
cV1099.5
100%
a
nM
m
⨯⨯
⨯=×100%。

15.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染等行业。

以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺如图:
已知CuCl难溶于醇和水,溶于c(Cl-)较大的体系[CuCl(s)+Cl-CuCl 2-],潮湿空气中易水解氧化。

(1)“氧化酸浸”前先将铜矿粉碎的目的是__。

该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,则反应的化学反应方程式为__;
(2)“溶解”时所用硫酸浓度为0.3mol·L-1,配制1L此硫酸溶液,需要98%、1.84g·mL-1浓硫酸__mL(保留1位小数)。

溶解时反应的离子方程式__;
(3)“反应”时,Cu+的沉淀率与加入的NH4Cl的量关系如图所示。

①反应的氧化产物是___,n(氧化剂):n(还原剂)=___;
②比较c(Cu+)相对大小:A点___C点(填“>”、“<”或“=”)。

③提高处于C点状态的混合物中Cu+沉淀率措施是___;
(4)“过滤”所得滤液中溶质主要成分的化学式为__;
(5)不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是__。

【答案】增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等
CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O 16.3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O SO42-或
(NH4)2SO4 2:1 > 加水稀释 (NH4)2SO4 HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化
【解析】
【分析】
利用H2O2在酸性条件下将CuS中的-2价S元素氧化成S单质,同时释放Cu2+,经过系列处理得到Cu单质,然后利用NO3-在酸性条件下的强氧化性将Cu氧化成Cu2+,接下来用SO32-将Cu2+还原成Cu+,同时利用Cl-将Cu+沉淀生成CuCl,用稀硫酸洗去CuCl表面的(NH4+)2SO4等杂质,接下来用醇洗去表面的硫酸分子,而醇本身易挥发而除去,得到干燥的CuCl,据此回答。

【详解】
(1)工艺流程前,一般将固体矿物粉碎,目的是增大矿物与酸的解除面积,一方面可以加快反应速率,另一方面使矿物中的CuS尽可能转化,提高浸取率;根据程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀可知,本反应生成了CuSO4和S,发生了CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O,故答案为:增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等;
CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O;
(2)根据c=1000
M
ρω
得,浓硫酸浓度=
1.84
100098%
98/
g
mL
g mol
⨯⨯
=18.4mol·L-1,根据
C1V1=C2V2得:18.4mol·L-1⨯V=0.3mol·L-1×1L,解得V≈16.3mL;根据反应物为NH4NO3和硫酸,可知,利用NO3-在酸性条件下的氧化性将Cu氧化溶解,发生的反应为Cu和稀硝酸反应,故离子方程式为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:16.3;
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)①流程可知,“反应”利用SO32-将Cu2+还原成Cu+,SO32-自身被Cu2+被氧化成SO42-,SO42-为氧化产物;SO32-被氧化S化合价由+4升高到+6,升高了2,每个Cu2+被还原,化合价从+2降低到+1,降低了1,根据氧化还原反应中化合价升高总数=化合价降低总数得,所以Cu2+和SO32-的物质的量之比为2:1,即氧化剂:还原剂=2:1;故答案为:SO42-或
(NH4)2SO4;2:1;
②B点之前Cu+和Cl-形成CuCl沉淀,B点时建立了CuCl(s)ƒCu+(aq)+ Cl-(aq),B点之后,Cl-浓度增大,有一部分CuCl溶解[CuCl(s)+Cl-CuCl2-],由CuCl(s)ƒCu+(aq)+ Cl-(aq)可知,CuCl虽然被溶解了一部分,但是平衡并没有发生移动,所以C点和B点Cu2+的浓度是相等的,由于B点之前CuCl(s)ƒCu+(aq)+ Cl-(aq)平衡一直向左移动,所以B点的Cu2+的浓度小于A点,综上所述答案为:>;
③既然B点之后是由于发生了CuCl(s)+Cl-CuCl2-使沉淀减少了,所以我们可以减小Cl-浓度,具体做法是反其道而行之,加适量水稀释,所以答案为:加水稀释;
(4)由上可知,“过滤”所得滤液中溶质主要成分为(NH4)2SO4,所以答案为:(NH4)2SO4;(5)硝酸有强氧化性,将CuCl氧化,所以不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,故答案为:HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化。

【点睛】
(3)由图可知,B点之后,NH4Cl越多,沉淀率反而减小,但是已经加进去的NH4Cl又拿
不出来,所以最直接的做法是反着来,加适量的水!。

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