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新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-12水溶液中的离子反应和平衡
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这是一份新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-12水溶液中的离子反应和平衡，共28页。试卷主要包含了单选题，实验题，原理综合题，工业流程题等内容，欢迎下载使用。
新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-12水溶液中的离子反应和平衡
一、单选题
1．（2023·新疆·统考三模）常温下，CaCO3和CaF2的沉淀溶解平衡曲线如图[ pX=-lgc(Xn-)、pCa=-lgc( Ca2+)]，已知Ksp( CaCO3)>Ksp( CaF2)，下列说法正确的是
A．曲线M为CaF2的沉淀溶解平衡曲线
B．常温下，CaCO3(s) +2F-(aq) CaF2(s) + (aq)的化学平衡常数K= 10-2.05
C．在CaCl2溶液中加碳酸钠溶液，当溶液中c()的浓度大于1. 0 ×10-3时，可以确定Ca2+沉淀完全
D．a点为悬浊液，过滤可得固体
2．（2023·新疆乌鲁木齐·统考二模）化学与生产生活联系紧密。下列叙述正确的是
A．电器起火可用泡沫灭火器扑救
B．漂白粉既可做棉、麻、纸张的漂白剂，又可做环境消毒剂
C．车用燃油与家用食用油主要成分相同，均属于烃类
D．维生素C具有氧化性，在人体内起抗氧化作用
3．（2022·新疆·统考二模）由下列实验操作及现象所得结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向某溶液中加入70%硫酸溶液后加热，并将气体产物依次通过品红溶液和澄清石灰水，品红溶液褪色，澄清石灰水变浑浊
该溶液中含亚硫酸盐
B
向蛋白质溶液中加入饱和氯化铵溶液，有固体析出
蛋白质发生了变性
C
将变黑的银器浸入盛有NaCl溶液的铝制容器中，银器由黑变白
生成了Ag
D
用pH计测CH3COONa溶液和NaF溶液的pH，前者大于后者
Ka(HF)＞Ka( CH3COOH)
A．A B．B C．C D．D
4．（2021·新疆喀什·统考一模）某化学实验小组在实验室中以含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水为原料提取ZnCl2溶液，实验流程如图所示。已知：滤液Ⅰ中存在[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，滤渣Ⅱ的主要成分为CuS。下列说法错误的是
A．过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
B．滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝
C．滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵
D．若直接加热蒸干滤液Ⅱ，可获得纯净的氯化锌
二、实验题
5．（2023·新疆阿勒泰·统考二模）Li2S是一种潜在的可充电锂离子电池的电解质材料。实验室用H2还原Li2SO4制备Li2S的装置如图所示。
已知：①粗锌中含有少量Cu和FeS。
②Li2S易潮解，在加热条件下易被空气中的O2氧化。
请回答下列问题：
(1)装置图中仪器a的名称是 。
(2)利用装置A制备H2的主要优点是 。
(3)装置B的作用是 。装 置C和E中盛放的试剂是 。
(4)实验过程中，应先打开K一段时间后，再点燃酒精灯的原因是 。
(5)装置D中制备Li2S的化学方程式为 。
(6)测定产品纯度的方法：取 ω g产品，加入足量V1mL a mol·L-1稀硫酸，充分反应后，煮沸溶液，冷却后滴加酚酞溶液作指示剂。用b mol·L-1 NaOH标准溶液滴定，消耗NaOH标准溶液V2 mL。产品中Li2S的纯度为 。
(7)实验完毕，对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾(ZnSO4·7H2O)晶体。先选择如图所示装置进行过滤，后将滤液进行蒸发浓缩 、 洗涤 、干燥得到粗皓矾晶体。
下列有关说法正确的是 (填标号)。
A．采用如图装置过滤的优点是避免析出ZnSO4·7H2O
B．采用如图装置过滤主要是分离FeSO4·7H2O和ZnSO4溶液
C．粗皓矾晶体中可能含少量CuSO4·5H2O杂质
D．洗涤时采用乙醇的原因是减小ZnSO4·7H2O溶解损失
6．（2023·新疆乌鲁木齐·统考二模）硫酸亚铁铵晶体[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O] [ M=(132x+152y+18z)g·mol-1 ]是常见的补血剂。
已知：①硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
②FeSO4溶液与(NH4)2SO4反应可得到硫酸亚铁铵。
(1)FeSO4溶液的制备。将铁粉、一定量 H2SO4溶液反应制得FeSO4溶液，其中加入的铁粉需过量，除铁粉不纯外，主要原因是 (用离子方程式表示)。
(2)制备x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。向制备得到的FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，在70℃~80℃条件下溶解后，趁热倒入50mL乙醇中，析出晶体。乙醇的作用为 。
(3)产品化学式的确定——NH含量的测定
I.准确称取58.80 g晶体，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
II.准确量取50.00 mL 3.030 mol·L-1 H2SO4溶液于锥形瓶中；
III.向三颈烧瓶中通入氮气，加入足量NaOH浓溶液，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；
IV.用0.120 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。
①装置M的名称为 。
②通入N2的作用为 。
③蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是 。
④若步骤IV中，未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则n(NH)将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)产品化学式的确定——SO含量的测定
I.另准确称取58.80 g晶体于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；
II.将得到的溶液过滤得到沉淀，洗涤沉淀3～4次；
Ⅲ.灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
结合实验(3)和(4)，通过计算得出硫酸亚铁铵晶体的化学式为 。
7．（2022·新疆·统考二模）我国是钢铁生产大国，也是铁矿石消费大国。某铁矿石主要成分为FeS2和FeCO3，实验室为测定FeS2和FeCO3的物质的量之比，利用如图所示装置进行实验。(已知：硫酸铜溶液与H2S反应生成CuS黑色沉淀),实验步骤如下：
I．按图示连接仪器，检查装置气密性后加入药品；
II．打开K1、K2，通入一段时间氮气，关闭K1、K2，取下干燥管E称其质量( m1 )后再连接好装置；
III．打开K1和分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中慢慢滴加足量已经除去O2的稀硫酸(其他杂质与稀硫酸不反应，且无还原性物质) ，待反应完成后，打开K2通入一段时间氮气；
IV．关闭K1、K2，取下三颈烧瓶过滤、洗涤，将滤液与洗涤液合并成100 mL溶液备用；
V．取下干燥管E并称其质量(m2)；
VI．取IV中所得溶液25.00mL于锥形瓶中，用0.200mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定。
回答下列问题：
(1)装置A中盛稀硫酸的仪器的名称为 ；若撤去装置F，则测得的FeCO3的含量会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)步骤III中反应完成后，打开K2通入一段时间氮气的目的是 。
(3)实验过程中发现装置B中有黑色沉淀生成，写出装置A中FeS2与稀硫酸反应的化学方程式： 。
(4)C装置的作用是 。
(5)步骤VI中发生反应的离子方程式为 ，到达滴定终点的现象是 。
(6)若上述实验中m2-m1=2.2 g，步骤VI消耗0. 200 mol·L-1酸性KMnO4溶液20. 00 mL，则该矿石样品中n( FeS2) ：n( FeCO3)= 。
8．（2021·新疆乌鲁木齐·统考三模）钒是人体生命活动的必需元素，还可用于催化剂和新型电池。制备VOSO4的实验流程及实验装置如图甲(夹持及加热装置已省略)。
V2O5+H2SO4(VO2)2SO4溶液(橙红色)VOSO4VOSO4晶体(纯蓝色)VOSO4产品
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为 ，写出仪器a中发生反应生成(VO2)2SO4的化学方程式 。该反应属于 (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
(2)图乙为该反应温度与产物产率间的关系，则最适宜的加热方式为 (填“直接加热”或“水浴加热”)。
(3)加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水稀释的目的是 ；反应液由橙红色变为蓝黑色的离子反应方程式为 ；
(4)准确称取上述操作制备的VOSO4产品0.4000g，配制成100mL溶液，用0.0200mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，滴定终点时，消耗酸性KMnO4溶液的体积为20.00mL，该样品的纯度为 (保留三位有效数字)。
(5)钒液流电池具有广阔的应用领域。图丙中钒液流电池隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为 ，电池充电时阳极的电极反应式为 。
三、原理综合题
9．（2022·新疆昌吉·统考一模）化学反应原理与生产、生活密切相关。请回答以下问题。
(1)山西老陈醋是中国四大名醋之首，食醋的主要成分为醋酸。已知：25℃时的电离常数，的、。请回答：25℃时，浓度均为的和的缓冲溶液，，该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ，等浓度的、两种溶液的碱性较强的是 。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸。已知25℃时，，，属于 (填“酸式盐”或“正盐”)；溶液显 (填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(3)在25℃下，将的硫酸氢钠和等浓度的氢氧化钡溶液等体积混合，充分反应后溶液的pH= 。
(4)现有浓度均为的几种溶液：① ② ③④⑤⑥，以上溶液中由大到小的顺序 (填序号)。
10．（2021·新疆乌鲁木齐·统考一模）全球气候变化是21世纪人类面临的重大挑战，“碳达峰、碳中和”既是气候变化应对战略，更是经济可持续发展战略。研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为当今研究热点。
(1)加氢可制备甲酸：
①工业上利用甲酸的能量关系转换如下图所示，计算a= 。
②将等物质的量的和充入体积为的密闭容器中发生反应：。实验测得：，，、为速率常数(只与温度有关)。温度为T1℃时，，温度为T2℃时，。则T1 T2(填“>”“<”或“=”)；T2℃时平衡压强 T1℃时平衡压强(填“>”“<”或“=”)，理由是 。
(2)工业上常用氨水吸收，其产物之一是。写出常温下水解反应的离子方程式： ，计算该反应的平衡常数 (保留2位有效数字，已知常温下碳酸的电离常数、，的电离常数)。
(3)我国科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，可有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
系统工作时a极为电池的 极，b极区参与的电极总反应式为 。
四、工业流程题
11．（2022·新疆·统考二模）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度 及开始沉淀的pH
金属离子
浓度( mol· L-1)
开始沉淀pH
Fe2+
1.0×10-3
8.0
Fe3+
4.0×10-2
1.7
Zn2+
1.5
5.5
Ga3+
3.0×10-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe2+
0
Fe3+
99
Zn2+
0
Ga3+
97-98.5
(1)“浸出”时ZnFe2O4发生反应的化学方程式为 。
(2)滤液1中可回收利用的物质是 ，滤 饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 ，加入X的目的是 。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
(5)GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
(6)滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1。
12．（2022·新疆·统考三模）我国是最早制得和使用金属锌的国家。一种以锌精矿(主要成分是ZnS，还有Fe3O4、CuO、PbO2等杂质)为原料制备锌的工艺流程如下：
已知： 25°C时相关物质的Ksp如下表：
物质
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Ksp
5×10-18
5×10-17
1×10-38
2× 10-13
2×10-20
回答下列问题：
(1)滤渣I的主要成分除过量MnO2外，还有S和 ( 填化学式)。“浸出” 时，MnO2氧化ZnS的离子方程式为 。
(2)“沉铁”时，滴加氨水需要调节pH最低为 (残留 在溶液中离子浓度≤10-5mol·L-1时，沉淀完全)。
(3)“萃取，反萃取”时发生的反应是M2++2HA(有机萃取剂) MA2+2H+，有机萃取剂可以分离ZnSO4和MnSO4。实验室进行萃取操作时，用到的玻璃仪器有 、 写出反萃取剂X的化学式 。
(4)“深度净化”中加Zn的目的是 。
(5)“电解沉积”过程中阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极的电极反应式为 。 “电解沉积” 后的溶液中可循环利用的物质为 。
13．（2022·新疆·统考三模）从铜转炉烟灰(主要成分ZnO还有Pb、Cu、Cd、As、Cl、F等元素)中回收锌、铜、铅等元素进行资源综合利用，具有重要意义。以铜转炉烟灰制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。
已知：活性炭净化主要是除去有机杂质。
请回答以下问题：
(1)若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为 。
(2)在反应温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图所示，结合流程图分析，氯化铵适宜的浓度为 mol·L-1。
(3)若浸出液中c(AsO)=6.0×10-3mol·L-1，现将8.0×10-3mol·L-1FeCl3溶液与浸出液等体积混合生成砷酸铁沉淀。若该温度时Ksp(FeAsO4)=2.0×10-22，则反应后溶液中c(AsO)= mol·L-1。
(4)滤渣II的主要成分为 ；除杂3主要除去的金属有 (填化学式)。
(5)沉锌得到的物质为Zn(NH3)2Cl2，请写出水解转化的化学方程式 。
(6)该流程中可以循环使用的物质的化学式为 。
(7)将Pb(OH)Cl溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向阴极室加入 (填化学式)。
14．（2021·新疆·统考二模）绿色植物标本用醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu•H2O]处理后颜色更鲜艳、稳定。制备醋酸铜晶体并测定产品中铜的含量，实验如图。
醋酸铜晶体的制备
(1)步骤②将研磨后混合物注入热水中反应，写出反应的离子方程式 ；碱式碳酸铜的制备需在热水中进行反应，且温度需控制在60℃左右，原因是 。
(2)操作③的名称为 。
(3)写出图中④发生反应的化学方程式 。
(4)图中⑤采用的操作为： 、 、过滤、洗涤、干燥。
15．（2021·新疆乌鲁木齐·统考一模）锰酸锂(LiMn2O4)是新一代锂离子电池的正极材料。实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料(锰酸锂、碳粉等涂覆在铝箔上)的一种流程如下：
(1)为确定碱溶后的溶液中是否含有锂元素，可以利用焰色反应，当观察到火焰呈______，可以认为存在锂元素。
A．绿色 B．黄色 C．紫红色 D．紫色(透过蓝色钴玻璃)
(2)写出反应①中生成沉淀的离子方程式： 。
(3)写出“酸溶”过程中反应的离子方程式： 。
(4)反应②中与反应的物质有 和 (填化学式)。
(5)滤液②中，向其中再加入等体积的溶液，生成沉淀。沉淀中元素占原滤液②中元素总量的(忽略混合后溶液的体积变化)，则生成的溶液中 (保留两位有效数字)[]
(6)固相法制备的实验过程如下：将和按的物质的量之比配料，球磨3~5小时，然后升温到515℃时，开始有产生，保温24小时，冷却至室温。写出该反应的化学方程式： 。
参考答案：
1．C
【分析】，，则−lgKsp(CaF2)＝pCa＋2pF，−lgKsp(CaCO3)＝pCa＋pCO，根据图中直线的斜率大小关系可知，曲线M为CaCO3的溶解平衡曲线，曲线N为CaF2的溶解平衡曲线，根据b点数值可计算Ksp（CaF2）＝c（Ca2＋）•c2（F−）＝10−6.65×（10−2.05）2＝10−10.75，Ksp（CaCO3）＝c（Ca2＋）•c（CO）＝10−6.65×10−2.05＝10−8.7，据此分析解答。
【详解】A．由上述分析可知，曲线M为CaCO3的溶解平衡曲线，曲线N为CaF2的溶解平衡曲线，故A错误；
B．常温下，CaCO3(s) +2F-(aq) CaF2(s) + (aq)的化学平衡常数，故B错误；
C．在CaCl2溶液中加碳酸钠溶液，当溶液中c()的浓度大于1. 0 ×10-3时，，可以确定Ca2+沉淀完全，故C正确；
D．a点，，当a点为CaF2时，，当a点为CaCO3时，，均不形成沉淀，过滤无法可得固体，故D错误；
故答案选C。
2．B
【详解】A．泡沫灭火器中加入的主要是碳酸氢钠和硫酸铝溶液，两者混合的时候发生双水解反应，生成大量的二氧化碳气体泡沫，该泡沫喷出进行灭火，但是喷出的二氧化碳气体泡沫中一定含水，形成电解质溶液，具有一定的导电能力，可能导致触电或电器短路，A错误；
B．漂白液、漂白粉和漂粉精既可做棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池及环境的消毒剂，B正确；
C．食用油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，C错误；
D．维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用，D错误；
故选B。
3．C
【详解】A．亚硫酸盐、亚硫酸氢盐都能和硫酸反应生成二氧化硫，溶液中溶质不一定是亚硫酸盐，故A错误；
B．饱和氯化铵能使蛋白质溶解度变小而发生盐析，重金属盐能使蛋白质变性，故B错误；
C．将变黑的银器浸入盛有NaCl溶液的铝制容器中，Ag2S或Ag2O、Al和NaCl溶液构成原电池，正极上Ag2S或Ag2O得到电子生成Ag，所以得到的白色固体是Ag，故C正确；
D．两种钠盐溶液的物质的量浓度未知，无法判断两种钠盐的水解程度，无法判断两种酸的电离平衡常数相对大小，故D错误；
故选：C。
4．D
【分析】含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水加入过量的氨水可以使Al3+、Fe3+变为沉淀除去，再向滤液中加入盐酸和氢硫酸将[Cu(NH3)4]2+变为硫化铜沉淀除去，继续向滤液中加入硫化铵，将锌元素变为沉淀，向其中加入盐酸，最终得到氯化锌溶液，以此分析选择。
【详解】A．过滤操作可以使难溶物和液体分离，过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，A正确；
B．含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水中加入过量氨水后，Al3+、Fe3+和氨水反应生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，所以滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝，B正确；
C．废水中含有氯离子，第一步加入过量氨水，过程中铵根离子并没有除去，所以滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵，C正确；
D．氯化锌为强酸弱碱盐，会水解生成氢氧化锌和氯化氢，若直接加热蒸干会得到氢氧化锌固体，不会得到氯化锌，D错误；
答案为：D。
5．(1)铁架台
(2)可实现随开随用，随关随停
(3) 除去氢气中的硫化氢气体 浓硫酸
(4)除去实验装置内部空气中的水蒸气及氧气，避免Li2S潮解及加热条件下被空气中的O2氧化
(5)
(6)
(7) 降温结晶 过滤 AD
【分析】A装置为粗锌与硫酸反应制氢气，由于粗锌中含有少量Cu和FeS，所以氢气中会混有硫化氢，气体通入B中的硫酸铜溶液中后除去硫化氢，然后通入C中的浓硫酸干燥氢气，在D中氢气与Li2SO4反应，生成Li2S，为防止Li2S潮解和加热时被氧化，所以D后加一个浓硫酸洗气瓶，防止空气中的水蒸气和氧气进入D中。
【详解】（1）装置a为夹持硬质试管的装置，为铁架台；
（2）A为启普发生器，适用于固液常温下制备气体，可以做到可实现随开随用，随关随停；
（3）见分析，A制备的氢气中混有硫化氢，所以通入硫酸铜溶液中的作用为除去氢气中的硫化氢气体；气体在与固体加热反应前需要干燥，E的目的是防止空气中的水蒸气和氧气进入到D中，所以C和E中盛装的为浓硫酸；
（4）已知Li2S易潮解，在加热条件下易被空气中的O2氧化，所以在实验开始前需要除去实验装置内部空气中的水蒸气及氧气，避免Li2S潮解及加热条件下被空气中的O2氧化；
（5）反应为为通入的干燥的氢气和Li2SO4，所以，该过程制备的化学方程式为：；
（6）硫酸的消耗分为两部分，一部分与Li2S反应生成硫化氢，剩余部分的硫酸被NaOH溶液消耗，据此进行答题，，
，所以Li2S的纯度==
（7）ZnSO4随温度升高溶解度变大，所以采取蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤干燥的方法获得皓矾晶体，故答案为降温结晶，过滤；
A．实验过程采取加热过滤的方式，防止皓矾析出，A正确；
B．加热过滤的方式目的是分离硫酸锌溶液和杂质，硫酸亚铁为溶液，无法通过过滤的方式分离，B错误；
C．Cu与稀硫酸不反应，所以硫酸锌中没有硫酸铜，故不可能含有CuSO4·5H2O杂质，C错误；
D．硫酸锌在乙醇中的溶解度小，而且乙醇易挥发，所以洗涤时采用乙醇的原因是减小ZnSO4·7H2O溶解损失，D正确；故答案选AD。
6．(1)2Fe3++Fe = 3Fe2+ (4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O)
(2)降低硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度，有利于晶体的析出
(3) 分液漏斗 将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被硫酸溶液完全吸收 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中 偏小
(4)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
【分析】确定产品化学式时，先将产品中的铵根转化为氨气，用硫酸标准液吸收氨气，通过滴定剩余氢离子的量，来间接测定铵根的量；然后领取样品，利用氯化钡来沉淀硫酸根，通过硫酸钡沉淀的量来确定硫酸根的含量，继而确定化学式。
【详解】（1）Fe2+易被空气中的氧气氧化，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，Fe粉可以和铁离子发生反应2Fe3++Fe = 3Fe2+，因此过量的铁粉能防止其被氧化；
（2）硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇，因此乙醇可以降低硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度，有利于晶体的析出；
（3）①装置M为分液漏斗；
②反应中装置中会有残留的氨气，持续通入N2可以将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被硫酸溶液完全吸收；
③反应过过程中若蒸出水，凝结在冷凝管中，则NH3可能以NH3·H2O的形式附着在冷凝管内壁，因此用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中，可消除误差；
④若未用NaOH溶液润洗滴定管，则NaOH溶液的浓度偏低，则滴定中消耗的NaOH的体积偏大，剩余的硫酸偏大，则氨气的含量偏小；
（4）测定NH含量时，，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液，所以剩余的n(H+)=0.120mol/L×0.025L=0.003mol，所以n(NH)=3.030mol/L×0.05L×2-0.003mol=0.3mol；测定SO含量时，BaSO4的物质的量为0.3mol，则(NH4)2SO4的物质的量为0.15mol，FeSO4的物质的量为0.15mol，则根据M的计算公式可得，132×0.15+152×0.15+18×n水=58.8，则n水=0.9，则根据比例可得硫酸亚铁铵晶体的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
7．(1) 分液漏斗 偏大
(2)将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收
(3)FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑
(4)检验H2S是否除尽
(5) +5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O 溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去
(6)3：5
【分析】A装置中发生反应FeS2+H2SO4=FeSO4+S+H2S↑，FeCO3+H2SO4=FeSO4+CO2↑+H2O，B装置为检验H2S的装置，C装置可除去H2S并检验H2S是否除尽，D装置盛有浓硫酸可除去水蒸气，E装置吸收CO2并测定其质量，F装置可吸收空气中的CO2和H2O，防止进入E装置中影响实验结果。
【详解】（1）装置A中盛稀硫酸的仪器的名称为分液漏斗；F的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气的干扰，若撤去装置F，则测得的FeCO3的含量会偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。故答案为：分液漏斗；偏大；
（2）步骤III中反应完成后，打开K2通入一段时间氮气的目的是将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收。故答案为：将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收；
（3）B装置为检验H2S的装置，实验过程中发现装置B中有黑色沉淀生成，装置A中FeS2与稀硫酸反应的化学方程式：FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑。故答案为：FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑；
（4）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可除去H2S并检验H2S是否除尽，C装置的作用是检验H2S是否除尽。故答案为：检验H2S是否除尽；
（5）Fe2+与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成Mn2+和Fe3+，步骤VI中发生反应的离子方程式为+5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O，到达滴定终点的现象是最后一滴KMnO4溶液滴下时，溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去。故答案为：+5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O；溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去；
（6）m1-m2=2.2g，即CO2的质量为2.2g，物质的量为0.05mol，则FeCO3的物质的量为0.05mol，由方程式5Fe2++MnO=Mn2++5Fe3++4H2O可知，5Fe2+～MnO，n(MnO4-)=0.020L×0.2mol/L=0.0040mol，25mL滤液中，n(Fe2+)=5×0.0040mol=0.0200mol，则100mL滤液中n(Fe2+)=4×0.0200mol=0.08mol，因此n(FeS2)=0.08mol-n(FeCO3)=0.03mol，n(FeS2)：n(FeCO3)=0.03：0.05=3：5，故答案为：3：5。
8．(1) 三颈烧瓶 V2O5+H2SO4(VO2)2SO4+H2O 非氧化还原反应
(2)水浴加热
(3) 防止草酸受热分解 2VO+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O
(4)81.5%
(5) V2+-e-=V3+ VO2+-e-+H2O=VO+2H+
【分析】V2O5与硫酸加热时反应生成橙红色的(VO2)2SO4溶液，加入草酸，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，草酸被氧化成CO2，反应液由橙红色变为蓝黑色，VOSO4溶液经结晶、过滤得到纯蓝色的VOSO4晶体，VOSO4晶体经脱水、干燥得到VOSO4产品；
【详解】（1）根据图示仪器的结构可知，仪器a的名称为三颈烧瓶；在该仪器中，V2O5与硫酸加热时反应生成(VO2)2SO4的化学方程式为V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O，该反应反应前后没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应；答案为：三颈烧瓶；V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O；非氧化还原反应；
（2）根据反应温度与产物产率间的关系图可知，最适宜的温度在90℃左右，因此最适宜的加热方式为水浴加热；答案为：水浴加热；
（3）草酸受热容易分解，因此加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水；加入草酸后，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，反应液由橙红色变为蓝黑色，草酸被氧化成CO2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；答案为：防止草酸受热分解；2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。
（4）滴定过程中发生的反应为10VOSO4+2KMnO4+2H2O=5(VO2)2SO4+K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，消耗的高锰酸钾物质的量为0.0200mol∙L-1×20×10-3L=4×10-4mol，则VOSO4物质的量为4×10-4mol×5=2×10-3mol，该样品的纯度为=81.5%；答案为：81.5%。
（5）钒液流电池放电时负极发生氧化反应，据图可知，负极电极反应式为V2+-e-=V3+，正极发生还原反应；充电时，放电时的正极为阳极，阳极发生氧化反应，阳极电极反应式为VO2+-e-+H2O=+2H+；答案为：V2+-e-=V3+；VO2+-e-+H2O=+2H+。
9．(1)
(2) 正盐 酸性
(3)13
(4)⑥>⑤>④>②>③>①
【解析】(1)
25℃时，浓度均为的和的缓冲溶液，，呈酸性，即c(H+)＞c(OH-)，电荷关系为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，所以该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是；5℃时的电离常数，的，硫离子的水解能力更强，等浓度的、两种溶液的碱性较强的是。故答案为：；；
(2)
亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸。已知25℃时，，，属于正盐(填“酸式盐”或“正盐”)；H2PO水解平衡常数Kh==10-12＜Ka2，说明H2PO水解程度小于电离程度，所以溶液显酸性(填“酸性”“碱性”或“中性”)。故答案为：正盐；酸性；
(3)
在25℃下，将的硫酸氢钠c(H+)=0.2mol/L，等浓度的氢氧化钡溶液中c(OH-)=0.4mol/L，两者混合后碱过量，溶液显碱性，故混合后溶液中的c(OH-)=mol/L=0.1mol/L，故溶液中的c(H+)=mol/L=10-13mol/L，故溶液的pH=-lgc(H+)=13，充分反应后溶液的pH=13。故答案为：13；
(4)
现有浓度均为的几种溶液：① ② ③④⑤⑥，①为弱电解质的水溶液，NH离子浓度最小，⑥中H+浓度最大，NH的水解程度最小，NH浓度最大，④碳酸铵为弱酸弱碱盐，碳酸根离子与NH发生互促水解，浓度最小，④⑤⑥中浓度大于②、③，醋酸铵为弱酸弱碱盐，CH3COO-与NH发生互促水解，铵根离子浓度小，则以上溶液中由大到小的顺序⑥>⑤>④>②>③>①(填序号)。故答案为：⑥>⑤>④>②>③>①。
10．(1) －31.4 < < 是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，气体分子数增多，总压强增大，而T1
(3) 负
【详解】（1）①由图示可知：反应(1)
反应(2)
反应(3)
利用盖斯定律，将(3)－(1)－(2)可得：。
②由题意可知：T1℃，当反应达平衡时，则有，
，，平衡常数K=2，同理求得T2℃时，平衡常数K=1.61，由①可知，此反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此T1
（3）金属钠为活泼金属，易失去电子，因此a极为电池的负极，b极为电池的正极。由题图可知，b极上是二氧化碳和水发生得电子的还原反应生成碳酸氢根离子和氢气，因此b极区二氧化碳参与的电极总反应式为：。
11．(1)ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe2( SO4)3 + 4H2O
(2) 硫酸锌 Fe(OH)3、Ga(OH)3 Fe 使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取
(3)NaGaO2或者
(4) + 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-
(5)Ga( CH3)3+ NH3 = 3CH4 + GaN
(6)3.0 × 10-10.2
【分析】炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)中加入稀硫酸后得到Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ga3+，加入H2O2后将Fe2+氧化为Fe3+，调pH到5.4，将Fe3+、Ga3+转化为滤饼Fe(OH)3和Ga(OH)3，滤液为硫酸锌，向滤饼中加盐酸将Fe(OH)3和Ga(OH)3溶解，再加Fe将Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂后将Fe2+留在水层而分离，萃取层则为Ga3+，萃取层中加入NaOH溶液后得到NaGaO2溶液，电解后在阴极得到粗Ga，经精炼后得到精镓，向Ga中加入CH3Br得到Ga(CH3)3，然后加入氨气后，采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得GaN，同时得到副产物CH4。
(1)
ZnFe2O4中Zn为+2价，Fe为+3价，加入硫酸后发生非氧化还原反应，则化学方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 +Fe2( SO4)3 + 4H2O；
(2)
①根据以上分析可知，滤液1中为硫酸锌，所以可回收利用的物质是硫酸锌；
②调节pH到5.4的目的是沉淀Fe3+和Ga3+，滤饼的主要成分为：Fe(OH)3、Ga(OH)3；
③萃取前加入的固体X目的是还原Fe3+且不引入杂质，则X为Fe；故答案为：使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取；
(3)
Ga与Al同主族，化学性质相似，结合铝离子的性质可知，反萃取后加入NaOH溶液可将Ga3+转化为，则镓的存在形式为NaGaO2或者，故答案为NaGaO2或者；
(4)
精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极得到电子转化为Ga，其电极反应式为：+ 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-，故答案为： + 3e- + 2H2O = Ga+4OH-；
(5)
以合成的三甲基镓为原料，与氨气发生一系列反应得到GaN，根据原子守恒可知，另外一种产物为甲烷，所以该反应的方程式为：Ga( CH3)3+NH3 = 3CH4+GaN；
(6)
根据表中数据可知，Ga(OH)3的溶度积常数=3.0×10-3×=，当溶液的pH=5.4时，c(OH-)==mol/L，则滤液1中残余的Ga3+的浓度c(Ga3+)=mol/L，故答案为：3.0 × 10-10.2。
12．(1) PbSO4 MnO2+ ZnS + 4H+= Mn2++ Zn2++S + 2H2O
(2)3
(3) 分液漏斗 烧杯 H2SO4
(4)将溶液中的Cu2+转化为Cu
(5) 2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+或4OH--4e- = O2↑+ 2H2O 硫酸或H2SO4
【分析】锌精矿(主要成分是ZnS，还有FeO4、CuO，PbO2等杂质)加入MnO2、稀硫酸“浸出”，将ZnS转化为ZnSO4和S，将Fe3O4、CuO、PbO2转化为Fe2(SO4)3、CuSO4、PbSO4等，滤渣Ⅰ的主要成分除过量MnO2外，还有S和PbSO4；滴加氨水需要调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去，“萃取，反萃取”时发生的反应是M2++2HA(有机萃取剂)⇌MA2+2H+，分离出ZnSO4，深度净化时加Zn的将Cu2+转化为Cu除去；
【详解】（1）“浸出”时，将ZnS转化为ZnSO4和S，将Fe3O4、CuO、PbO2转化为Fe2(SO4)3、CuSO4、PbSO4等，滤渣Ⅰ的主要成分除过量MnO2外，还有S和PbSO4；MnO2氧化ZnS的离子方程式为ZnS+4H++MnO2=Mn2++Zn2++S+2H2O，故答案为：PbSO4；ZnS+4H++MnO2=Mn2++Zn2++S+2H2O；
（2）“沉铁”时，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，Fe3+完全沉淀的c(OH-)=mol/L=10-11mol/L，pH=3，故滴加氨水需要调节pH最低为3，故答案为：3；
（3）进行萃取操作时，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯；“萃取”时，加入有机物，平衡向右移动，“反萃取”时，平衡向左移动，则应加入H2SO4，，故答案为：分液漏斗、烧杯；H2SO4；
（4）“深度净化”中加Zn的目的是将Cu2+转化为Cu除去，故答案为：将Cu2+转化为Cu除去；
（5）电解沉积过程中，是电解ZnSO4，阳极发生氧化反应，氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，电极方程式为2H2O-4e-═4H++O2↑，“电解沉积” 后的溶液中可循环利用的物质为H2SO4；故答案为：2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+或4OH--4e- = O2↑+ 2H2O；硫酸或H2SO4。
13．(1)ZnO+2NH+2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O
(2)4
(3)2.0×10-19
(4) CaF2 Cu和Cd
(5)Zn(NH3)2Cl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NH4Cl
(6)NH4Cl
(7) PbCl+2e-=Pb↓+4Cl- PbO
【分析】首先用氯化铵和氨水浸取烟灰，将锌元素转化为[Zn(NH3)4]2+配离子；除杂1，向滤液中加入氯化铁得到滤渣I（FeAsO4）；除杂2，向滤液中加入氯化钙得到滤渣II（CaF2沉淀）；除杂3，向滤液中加入锌粉可以将其它金属离子全部置换出来得到滤渣III；再向滤液中加入活性炭除去有机杂质，再加入盐酸将锌转化为Zn(NH3)2Cl2，最后得到氧化锌。
【详解】（1）若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为ZnO+2+2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O。
（2）观察题图，当氯化铵的浓度为4mol·L-1时，一方面锌元素的浸出率已经接近100%，再增加氯化铵浓度没有太大意义，另一方面若浓度再高，铅元素将进入溶液，无法完全除去铅，故氯化铵适宜的浓度为4mol·L-1。
（3）等体积混合后，两种离子的浓度都变为原先的一半，即c1()=3.0×10-3mol·L-1，c1(Fe3+)=4.0×10-3mol·L-1，而两种离子是1:1沉淀的，反应后，c2(Fe3+)=4.0×10-3mol·L-1-3.0×10-3mol·L-1=1.0×10-3mol·L-1，则c2()===2.0×10-19mol·L-1。
（4）根据分析，滤渣II为CaF2，而除杂3主要可以除去溶液中的Cu和Cd；
（5）煅烧后得到ZnO，则煅烧前必然为Zn(OH)2，即水解产物为Zn(OH)2，则水解转化的化学方程式方程式Zn(NH3)2Cl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NH4Cl。
（6）水解后得到的NH4Cl，又可以用于第一步的浸取，循环利用。
（7）①电解Na2PbCl4溶液生成Pb，则阴极的电极反应式为+2e-=Pb↓+4Cl-，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+；
②电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，根据电解反应的方程式2Na2PbCl4+2H2O4NaCl+O2↑+2Pb↓+4HCl可知，应该向阴极室加入PbO。
14．(1) 2Cu2++4HCO=Cu(OH)2•CuCO3↓+3CO2↑+H2O 升高温度能加快反应，但温度过高导致Cu(OH)2•CuCO3分解
(2)过滤
(3)Cu(OH)2•CuCO3+4CH3COOH=2(CH3COO)2Cu+CO2↑+3H2O
(4) 蒸发浓缩 冷却结晶
【分析】将一定量的胆矾和碳酸氢钠晶体混合物研磨后注入热水后，反应生成生成Cu(OH)2•CuCO3和CO2，所得溶液经过滤得到Cu(OH)2•CuCO3固体、并与醋酸反应制得醋酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到醋酸铜晶体。
（1）
碳酸氢根水解大于电离呈碱性，由流程知步骤①将研磨后混合物注入热水后生成Cu(OH)2•CuCO3，则增大了氢离子浓度、氢离子与部分碳酸氢根反应生成CO2，按电荷守恒、元素质量守恒可知发生反应的离子方程式为2Cu2++4HCO=Cu(OH)2•CuCO3↓+3CO2↑+H2O；温度升高能加快反应速率，但温度过高导致Cu(OH)2•CuCO3分解，则制备Cu(OH)2•CuCO3需在热水中进行反应，且温度需控制在60℃左右。
（2）
操作③为固液分离，为过滤操作。
（3）
碱式碳酸铜与醋酸反应制得醋酸铜、水和二氧化碳，方程式Cu(OH)2•CuCO3+4CH3COOH=2(CH3COO)2Cu+CO2↑+3H2O。
（4）
图中⑤为醋酸铜晶体的制取，带结晶水，不宜用蒸发结晶、应采用冷却结晶，故采用的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。
15．(1)C
(2)AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO
(3)4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(4) Li2SO4 H2SO4
(5)0.328mol/L
(6)8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【分析】废旧锂离子电池正极材料加入碱溶液浸泡，铝溶解在氢氧化钠溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成偏铝酸钠，即滤液的主要成分，偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，沉淀为氢氧化铝，LiMn2O4在酸性环境下能被空气中的氧气氧化发生氧化还原反应，得到的滤液中有生成的硫酸锂，可能有过量的硫酸，最后加入碳酸钠之后所得碳酸锂，滤液主要成分为硫酸钠。
【详解】（1）根据焰色反应，含有锂元素的物质焰色呈紫红色；故答案为：C；
（2）反应①是偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，生成沉淀的离子方程式：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO；
（3）在酸性环境下，LiMn2O4能被空气中的氧气氧化，离子方程式为：4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O；
（4）酸溶后溶液中含有硫酸，硫酸锂，都与碳酸钠反应，故答案为：Li2SO4；H2SO4；
（5）由沉淀中元素占原滤液②中元素总量的，沉淀后，则成的溶液中；
（6）MnO2和Li2CO3按4：1的物质的量之比配料，高温下可生成LiMn2O4，反应的离子方程式为8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-12水溶液中的离子反应和平衡
一、单选题
1．（2023·新疆·统考三模）常温下，CaCO3和CaF2的沉淀溶解平衡曲线如图[ pX=-lgc(Xn-)、pCa=-lgc( Ca2+)]，已知Ksp( CaCO3)>Ksp( CaF2)，下列说法正确的是
A．曲线M为CaF2的沉淀溶解平衡曲线
B．常温下，CaCO3(s) +2F-(aq) CaF2(s) + (aq)的化学平衡常数K= 10-2.05
C．在CaCl2溶液中加碳酸钠溶液，当溶液中c()的浓度大于1. 0 ×10-3时，可以确定Ca2+沉淀完全
D．a点为悬浊液，过滤可得固体
2．（2023·新疆乌鲁木齐·统考二模）化学与生产生活联系紧密。下列叙述正确的是
A．电器起火可用泡沫灭火器扑救
B．漂白粉既可做棉、麻、纸张的漂白剂，又可做环境消毒剂
C．车用燃油与家用食用油主要成分相同，均属于烃类
D．维生素C具有氧化性，在人体内起抗氧化作用
3．（2022·新疆·统考二模）由下列实验操作及现象所得结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向某溶液中加入70%硫酸溶液后加热，并将气体产物依次通过品红溶液和澄清石灰水，品红溶液褪色，澄清石灰水变浑浊
该溶液中含亚硫酸盐
B
向蛋白质溶液中加入饱和氯化铵溶液，有固体析出
蛋白质发生了变性
C
将变黑的银器浸入盛有NaCl溶液的铝制容器中，银器由黑变白
生成了Ag
D
用pH计测CH3COONa溶液和NaF溶液的pH，前者大于后者
Ka(HF)＞Ka( CH3COOH)
A．A B．B C．C D．D
4．（2021·新疆喀什·统考一模）某化学实验小组在实验室中以含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水为原料提取ZnCl2溶液，实验流程如图所示。已知：滤液Ⅰ中存在[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，滤渣Ⅱ的主要成分为CuS。下列说法错误的是
A．过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
B．滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝
C．滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵
D．若直接加热蒸干滤液Ⅱ，可获得纯净的氯化锌
二、实验题
5．（2023·新疆阿勒泰·统考二模）Li2S是一种潜在的可充电锂离子电池的电解质材料。实验室用H2还原Li2SO4制备Li2S的装置如图所示。
已知：①粗锌中含有少量Cu和FeS。
②Li2S易潮解，在加热条件下易被空气中的O2氧化。
请回答下列问题：
(1)装置图中仪器a的名称是 。
(2)利用装置A制备H2的主要优点是 。
(3)装置B的作用是 。装 置C和E中盛放的试剂是 。
(4)实验过程中，应先打开K一段时间后，再点燃酒精灯的原因是 。
(5)装置D中制备Li2S的化学方程式为 。
(6)测定产品纯度的方法：取 ω g产品，加入足量V1mL a mol·L-1稀硫酸，充分反应后，煮沸溶液，冷却后滴加酚酞溶液作指示剂。用b mol·L-1 NaOH标准溶液滴定，消耗NaOH标准溶液V2 mL。产品中Li2S的纯度为 。
(7)实验完毕，对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾(ZnSO4·7H2O)晶体。先选择如图所示装置进行过滤，后将滤液进行蒸发浓缩 、 洗涤 、干燥得到粗皓矾晶体。
下列有关说法正确的是 (填标号)。
A．采用如图装置过滤的优点是避免析出ZnSO4·7H2O
B．采用如图装置过滤主要是分离FeSO4·7H2O和ZnSO4溶液
C．粗皓矾晶体中可能含少量CuSO4·5H2O杂质
D．洗涤时采用乙醇的原因是减小ZnSO4·7H2O溶解损失
6．（2023·新疆乌鲁木齐·统考二模）硫酸亚铁铵晶体[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O] [ M=(132x+152y+18z)g·mol-1 ]是常见的补血剂。
已知：①硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
②FeSO4溶液与(NH4)2SO4反应可得到硫酸亚铁铵。
(1)FeSO4溶液的制备。将铁粉、一定量 H2SO4溶液反应制得FeSO4溶液，其中加入的铁粉需过量，除铁粉不纯外，主要原因是 (用离子方程式表示)。
(2)制备x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。向制备得到的FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，在70℃~80℃条件下溶解后，趁热倒入50mL乙醇中，析出晶体。乙醇的作用为 。
(3)产品化学式的确定——NH含量的测定
I.准确称取58.80 g晶体，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；
II.准确量取50.00 mL 3.030 mol·L-1 H2SO4溶液于锥形瓶中；
III.向三颈烧瓶中通入氮气，加入足量NaOH浓溶液，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；
IV.用0.120 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。
①装置M的名称为 。
②通入N2的作用为 。
③蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是 。
④若步骤IV中，未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则n(NH)将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)产品化学式的确定——SO含量的测定
I.另准确称取58.80 g晶体于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；
II.将得到的溶液过滤得到沉淀，洗涤沉淀3～4次；
Ⅲ.灼烧沉淀至恒重，称量，得沉淀质量为69.90 g。
结合实验(3)和(4)，通过计算得出硫酸亚铁铵晶体的化学式为 。
7．（2022·新疆·统考二模）我国是钢铁生产大国，也是铁矿石消费大国。某铁矿石主要成分为FeS2和FeCO3，实验室为测定FeS2和FeCO3的物质的量之比，利用如图所示装置进行实验。(已知：硫酸铜溶液与H2S反应生成CuS黑色沉淀),实验步骤如下：
I．按图示连接仪器，检查装置气密性后加入药品；
II．打开K1、K2，通入一段时间氮气，关闭K1、K2，取下干燥管E称其质量( m1 )后再连接好装置；
III．打开K1和分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中慢慢滴加足量已经除去O2的稀硫酸(其他杂质与稀硫酸不反应，且无还原性物质) ，待反应完成后，打开K2通入一段时间氮气；
IV．关闭K1、K2，取下三颈烧瓶过滤、洗涤，将滤液与洗涤液合并成100 mL溶液备用；
V．取下干燥管E并称其质量(m2)；
VI．取IV中所得溶液25.00mL于锥形瓶中，用0.200mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定。
回答下列问题：
(1)装置A中盛稀硫酸的仪器的名称为 ；若撤去装置F，则测得的FeCO3的含量会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)步骤III中反应完成后，打开K2通入一段时间氮气的目的是 。
(3)实验过程中发现装置B中有黑色沉淀生成，写出装置A中FeS2与稀硫酸反应的化学方程式： 。
(4)C装置的作用是 。
(5)步骤VI中发生反应的离子方程式为 ，到达滴定终点的现象是 。
(6)若上述实验中m2-m1=2.2 g，步骤VI消耗0. 200 mol·L-1酸性KMnO4溶液20. 00 mL，则该矿石样品中n( FeS2) ：n( FeCO3)= 。
8．（2021·新疆乌鲁木齐·统考三模）钒是人体生命活动的必需元素，还可用于催化剂和新型电池。制备VOSO4的实验流程及实验装置如图甲(夹持及加热装置已省略)。
V2O5+H2SO4(VO2)2SO4溶液(橙红色)VOSO4VOSO4晶体(纯蓝色)VOSO4产品
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为 ，写出仪器a中发生反应生成(VO2)2SO4的化学方程式 。该反应属于 (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
(2)图乙为该反应温度与产物产率间的关系，则最适宜的加热方式为 (填“直接加热”或“水浴加热”)。
(3)加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水稀释的目的是 ；反应液由橙红色变为蓝黑色的离子反应方程式为 ；
(4)准确称取上述操作制备的VOSO4产品0.4000g，配制成100mL溶液，用0.0200mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，滴定终点时，消耗酸性KMnO4溶液的体积为20.00mL，该样品的纯度为 (保留三位有效数字)。
(5)钒液流电池具有广阔的应用领域。图丙中钒液流电池隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为 ，电池充电时阳极的电极反应式为 。
三、原理综合题
9．（2022·新疆昌吉·统考一模）化学反应原理与生产、生活密切相关。请回答以下问题。
(1)山西老陈醋是中国四大名醋之首，食醋的主要成分为醋酸。已知：25℃时的电离常数，的、。请回答：25℃时，浓度均为的和的缓冲溶液，，该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ，等浓度的、两种溶液的碱性较强的是 。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸。已知25℃时，，，属于 (填“酸式盐”或“正盐”)；溶液显 (填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(3)在25℃下，将的硫酸氢钠和等浓度的氢氧化钡溶液等体积混合，充分反应后溶液的pH= 。
(4)现有浓度均为的几种溶液：① ② ③④⑤⑥，以上溶液中由大到小的顺序 (填序号)。
10．（2021·新疆乌鲁木齐·统考一模）全球气候变化是21世纪人类面临的重大挑战，“碳达峰、碳中和”既是气候变化应对战略，更是经济可持续发展战略。研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为当今研究热点。
(1)加氢可制备甲酸：
①工业上利用甲酸的能量关系转换如下图所示，计算a= 。
②将等物质的量的和充入体积为的密闭容器中发生反应：。实验测得：，，、为速率常数(只与温度有关)。温度为T1℃时，，温度为T2℃时，。则T1 T2(填“>”“<”或“=”)；T2℃时平衡压强 T1℃时平衡压强(填“>”“<”或“=”)，理由是 。
(2)工业上常用氨水吸收，其产物之一是。写出常温下水解反应的离子方程式： ，计算该反应的平衡常数 (保留2位有效数字，已知常温下碳酸的电离常数、，的电离常数)。
(3)我国科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，可有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
系统工作时a极为电池的 极，b极区参与的电极总反应式为 。
四、工业流程题
11．（2022·新疆·统考二模）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度 及开始沉淀的pH
金属离子
浓度( mol· L-1)
开始沉淀pH
Fe2+
1.0×10-3
8.0
Fe3+
4.0×10-2
1.7
Zn2+
1.5
5.5
Ga3+
3.0×10-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe2+
0
Fe3+
99
Zn2+
0
Ga3+
97-98.5
(1)“浸出”时ZnFe2O4发生反应的化学方程式为 。
(2)滤液1中可回收利用的物质是 ，滤 饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 ，加入X的目的是 。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
(5)GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
(6)滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1。
12．（2022·新疆·统考三模）我国是最早制得和使用金属锌的国家。一种以锌精矿(主要成分是ZnS，还有Fe3O4、CuO、PbO2等杂质)为原料制备锌的工艺流程如下：
已知： 25°C时相关物质的Ksp如下表：
物质
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Ksp
5×10-18
5×10-17
1×10-38
2× 10-13
2×10-20
回答下列问题：
(1)滤渣I的主要成分除过量MnO2外，还有S和 ( 填化学式)。“浸出” 时，MnO2氧化ZnS的离子方程式为 。
(2)“沉铁”时，滴加氨水需要调节pH最低为 (残留 在溶液中离子浓度≤10-5mol·L-1时，沉淀完全)。
(3)“萃取，反萃取”时发生的反应是M2++2HA(有机萃取剂) MA2+2H+，有机萃取剂可以分离ZnSO4和MnSO4。实验室进行萃取操作时，用到的玻璃仪器有 、 写出反萃取剂X的化学式 。
(4)“深度净化”中加Zn的目的是 。
(5)“电解沉积”过程中阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极的电极反应式为 。 “电解沉积” 后的溶液中可循环利用的物质为 。
13．（2022·新疆·统考三模）从铜转炉烟灰(主要成分ZnO还有Pb、Cu、Cd、As、Cl、F等元素)中回收锌、铜、铅等元素进行资源综合利用，具有重要意义。以铜转炉烟灰制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。
已知：活性炭净化主要是除去有机杂质。
请回答以下问题：
(1)若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为 。
(2)在反应温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图所示，结合流程图分析，氯化铵适宜的浓度为 mol·L-1。
(3)若浸出液中c(AsO)=6.0×10-3mol·L-1，现将8.0×10-3mol·L-1FeCl3溶液与浸出液等体积混合生成砷酸铁沉淀。若该温度时Ksp(FeAsO4)=2.0×10-22，则反应后溶液中c(AsO)= mol·L-1。
(4)滤渣II的主要成分为 ；除杂3主要除去的金属有 (填化学式)。
(5)沉锌得到的物质为Zn(NH3)2Cl2，请写出水解转化的化学方程式 。
(6)该流程中可以循环使用的物质的化学式为 。
(7)将Pb(OH)Cl溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向阴极室加入 (填化学式)。
14．（2021·新疆·统考二模）绿色植物标本用醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu•H2O]处理后颜色更鲜艳、稳定。制备醋酸铜晶体并测定产品中铜的含量，实验如图。
醋酸铜晶体的制备
(1)步骤②将研磨后混合物注入热水中反应，写出反应的离子方程式 ；碱式碳酸铜的制备需在热水中进行反应，且温度需控制在60℃左右，原因是 。
(2)操作③的名称为 。
(3)写出图中④发生反应的化学方程式 。
(4)图中⑤采用的操作为： 、 、过滤、洗涤、干燥。
15．（2021·新疆乌鲁木齐·统考一模）锰酸锂(LiMn2O4)是新一代锂离子电池的正极材料。实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料(锰酸锂、碳粉等涂覆在铝箔上)的一种流程如下：
(1)为确定碱溶后的溶液中是否含有锂元素，可以利用焰色反应，当观察到火焰呈______，可以认为存在锂元素。
A．绿色 B．黄色 C．紫红色 D．紫色(透过蓝色钴玻璃)
(2)写出反应①中生成沉淀的离子方程式： 。
(3)写出“酸溶”过程中反应的离子方程式： 。
(4)反应②中与反应的物质有 和 (填化学式)。
(5)滤液②中，向其中再加入等体积的溶液，生成沉淀。沉淀中元素占原滤液②中元素总量的(忽略混合后溶液的体积变化)，则生成的溶液中 (保留两位有效数字)[]
(6)固相法制备的实验过程如下：将和按的物质的量之比配料，球磨3~5小时，然后升温到515℃时，开始有产生，保温24小时，冷却至室温。写出该反应的化学方程式： 。
参考答案：
1．C
【分析】，，则−lgKsp(CaF2)＝pCa＋2pF，−lgKsp(CaCO3)＝pCa＋pCO，根据图中直线的斜率大小关系可知，曲线M为CaCO3的溶解平衡曲线，曲线N为CaF2的溶解平衡曲线，根据b点数值可计算Ksp（CaF2）＝c（Ca2＋）•c2（F−）＝10−6.65×（10−2.05）2＝10−10.75，Ksp（CaCO3）＝c（Ca2＋）•c（CO）＝10−6.65×10−2.05＝10−8.7，据此分析解答。
【详解】A．由上述分析可知，曲线M为CaCO3的溶解平衡曲线，曲线N为CaF2的溶解平衡曲线，故A错误；
B．常温下，CaCO3(s) +2F-(aq) CaF2(s) + (aq)的化学平衡常数，故B错误；
C．在CaCl2溶液中加碳酸钠溶液，当溶液中c()的浓度大于1. 0 ×10-3时，，可以确定Ca2+沉淀完全，故C正确；
D．a点，，当a点为CaF2时，，当a点为CaCO3时，，均不形成沉淀，过滤无法可得固体，故D错误；
故答案选C。
2．B
【详解】A．泡沫灭火器中加入的主要是碳酸氢钠和硫酸铝溶液，两者混合的时候发生双水解反应，生成大量的二氧化碳气体泡沫，该泡沫喷出进行灭火，但是喷出的二氧化碳气体泡沫中一定含水，形成电解质溶液，具有一定的导电能力，可能导致触电或电器短路，A错误；
B．漂白液、漂白粉和漂粉精既可做棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池及环境的消毒剂，B正确；
C．食用油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，C错误；
D．维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用，D错误；
故选B。
3．C
【详解】A．亚硫酸盐、亚硫酸氢盐都能和硫酸反应生成二氧化硫，溶液中溶质不一定是亚硫酸盐，故A错误；
B．饱和氯化铵能使蛋白质溶解度变小而发生盐析，重金属盐能使蛋白质变性，故B错误；
C．将变黑的银器浸入盛有NaCl溶液的铝制容器中，Ag2S或Ag2O、Al和NaCl溶液构成原电池，正极上Ag2S或Ag2O得到电子生成Ag，所以得到的白色固体是Ag，故C正确；
D．两种钠盐溶液的物质的量浓度未知，无法判断两种钠盐的水解程度，无法判断两种酸的电离平衡常数相对大小，故D错误；
故选：C。
4．D
【分析】含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水加入过量的氨水可以使Al3+、Fe3+变为沉淀除去，再向滤液中加入盐酸和氢硫酸将[Cu(NH3)4]2+变为硫化铜沉淀除去，继续向滤液中加入硫化铵，将锌元素变为沉淀，向其中加入盐酸，最终得到氯化锌溶液，以此分析选择。
【详解】A．过滤操作可以使难溶物和液体分离，过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，A正确；
B．含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水中加入过量氨水后，Al3+、Fe3+和氨水反应生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，所以滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝，B正确；
C．废水中含有氯离子，第一步加入过量氨水，过程中铵根离子并没有除去，所以滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵，C正确；
D．氯化锌为强酸弱碱盐，会水解生成氢氧化锌和氯化氢，若直接加热蒸干会得到氢氧化锌固体，不会得到氯化锌，D错误；
答案为：D。
5．(1)铁架台
(2)可实现随开随用，随关随停
(3) 除去氢气中的硫化氢气体 浓硫酸
(4)除去实验装置内部空气中的水蒸气及氧气，避免Li2S潮解及加热条件下被空气中的O2氧化
(5)
(6)
(7) 降温结晶 过滤 AD
【分析】A装置为粗锌与硫酸反应制氢气，由于粗锌中含有少量Cu和FeS，所以氢气中会混有硫化氢，气体通入B中的硫酸铜溶液中后除去硫化氢，然后通入C中的浓硫酸干燥氢气，在D中氢气与Li2SO4反应，生成Li2S，为防止Li2S潮解和加热时被氧化，所以D后加一个浓硫酸洗气瓶，防止空气中的水蒸气和氧气进入D中。
【详解】（1）装置a为夹持硬质试管的装置，为铁架台；
（2）A为启普发生器，适用于固液常温下制备气体，可以做到可实现随开随用，随关随停；
（3）见分析，A制备的氢气中混有硫化氢，所以通入硫酸铜溶液中的作用为除去氢气中的硫化氢气体；气体在与固体加热反应前需要干燥，E的目的是防止空气中的水蒸气和氧气进入到D中，所以C和E中盛装的为浓硫酸；
（4）已知Li2S易潮解，在加热条件下易被空气中的O2氧化，所以在实验开始前需要除去实验装置内部空气中的水蒸气及氧气，避免Li2S潮解及加热条件下被空气中的O2氧化；
（5）反应为为通入的干燥的氢气和Li2SO4，所以，该过程制备的化学方程式为：；
（6）硫酸的消耗分为两部分，一部分与Li2S反应生成硫化氢，剩余部分的硫酸被NaOH溶液消耗，据此进行答题，，
，所以Li2S的纯度==
（7）ZnSO4随温度升高溶解度变大，所以采取蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤干燥的方法获得皓矾晶体，故答案为降温结晶，过滤；
A．实验过程采取加热过滤的方式，防止皓矾析出，A正确；
B．加热过滤的方式目的是分离硫酸锌溶液和杂质，硫酸亚铁为溶液，无法通过过滤的方式分离，B错误；
C．Cu与稀硫酸不反应，所以硫酸锌中没有硫酸铜，故不可能含有CuSO4·5H2O杂质，C错误；
D．硫酸锌在乙醇中的溶解度小，而且乙醇易挥发，所以洗涤时采用乙醇的原因是减小ZnSO4·7H2O溶解损失，D正确；故答案选AD。
6．(1)2Fe3++Fe = 3Fe2+ (4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O)
(2)降低硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度，有利于晶体的析出
(3) 分液漏斗 将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被硫酸溶液完全吸收 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中 偏小
(4)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
【分析】确定产品化学式时，先将产品中的铵根转化为氨气，用硫酸标准液吸收氨气，通过滴定剩余氢离子的量，来间接测定铵根的量；然后领取样品，利用氯化钡来沉淀硫酸根，通过硫酸钡沉淀的量来确定硫酸根的含量，继而确定化学式。
【详解】（1）Fe2+易被空气中的氧气氧化，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，Fe粉可以和铁离子发生反应2Fe3++Fe = 3Fe2+，因此过量的铁粉能防止其被氧化；
（2）硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇，因此乙醇可以降低硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度，有利于晶体的析出；
（3）①装置M为分液漏斗；
②反应中装置中会有残留的氨气，持续通入N2可以将产生的氨气全部赶至锥形瓶内，被硫酸溶液完全吸收；
③反应过过程中若蒸出水，凝结在冷凝管中，则NH3可能以NH3·H2O的形式附着在冷凝管内壁，因此用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2～3次，将洗涤液注入锥形瓶中，可消除误差；
④若未用NaOH溶液润洗滴定管，则NaOH溶液的浓度偏低，则滴定中消耗的NaOH的体积偏大，剩余的硫酸偏大，则氨气的含量偏小；
（4）测定NH含量时，，滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液，所以剩余的n(H+)=0.120mol/L×0.025L=0.003mol，所以n(NH)=3.030mol/L×0.05L×2-0.003mol=0.3mol；测定SO含量时，BaSO4的物质的量为0.3mol，则(NH4)2SO4的物质的量为0.15mol，FeSO4的物质的量为0.15mol，则根据M的计算公式可得，132×0.15+152×0.15+18×n水=58.8，则n水=0.9，则根据比例可得硫酸亚铁铵晶体的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
7．(1) 分液漏斗 偏大
(2)将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收
(3)FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑
(4)检验H2S是否除尽
(5) +5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O 溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去
(6)3：5
【分析】A装置中发生反应FeS2+H2SO4=FeSO4+S+H2S↑，FeCO3+H2SO4=FeSO4+CO2↑+H2O，B装置为检验H2S的装置，C装置可除去H2S并检验H2S是否除尽，D装置盛有浓硫酸可除去水蒸气，E装置吸收CO2并测定其质量，F装置可吸收空气中的CO2和H2O，防止进入E装置中影响实验结果。
【详解】（1）装置A中盛稀硫酸的仪器的名称为分液漏斗；F的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气的干扰，若撤去装置F，则测得的FeCO3的含量会偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。故答案为：分液漏斗；偏大；
（2）步骤III中反应完成后，打开K2通入一段时间氮气的目的是将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收。故答案为：将残留在装置中的气体H2S和CO2全部赶出，完全吸收；
（3）B装置为检验H2S的装置，实验过程中发现装置B中有黑色沉淀生成，装置A中FeS2与稀硫酸反应的化学方程式：FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑。故答案为：FeS2 +H2SO4=FeSO4+S+H2S↑；
（4）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可除去H2S并检验H2S是否除尽，C装置的作用是检验H2S是否除尽。故答案为：检验H2S是否除尽；
（5）Fe2+与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成Mn2+和Fe3+，步骤VI中发生反应的离子方程式为+5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O，到达滴定终点的现象是最后一滴KMnO4溶液滴下时，溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去。故答案为：+5Fe2++8H+=Mn2+ +5Fe3++4H2O；溶液变为浅红色，且半分钟内不褪去；
（6）m1-m2=2.2g，即CO2的质量为2.2g，物质的量为0.05mol，则FeCO3的物质的量为0.05mol，由方程式5Fe2++MnO=Mn2++5Fe3++4H2O可知，5Fe2+～MnO，n(MnO4-)=0.020L×0.2mol/L=0.0040mol，25mL滤液中，n(Fe2+)=5×0.0040mol=0.0200mol，则100mL滤液中n(Fe2+)=4×0.0200mol=0.08mol，因此n(FeS2)=0.08mol-n(FeCO3)=0.03mol，n(FeS2)：n(FeCO3)=0.03：0.05=3：5，故答案为：3：5。
8．(1) 三颈烧瓶 V2O5+H2SO4(VO2)2SO4+H2O 非氧化还原反应
(2)水浴加热
(3) 防止草酸受热分解 2VO+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O
(4)81.5%
(5) V2+-e-=V3+ VO2+-e-+H2O=VO+2H+
【分析】V2O5与硫酸加热时反应生成橙红色的(VO2)2SO4溶液，加入草酸，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，草酸被氧化成CO2，反应液由橙红色变为蓝黑色，VOSO4溶液经结晶、过滤得到纯蓝色的VOSO4晶体，VOSO4晶体经脱水、干燥得到VOSO4产品；
【详解】（1）根据图示仪器的结构可知，仪器a的名称为三颈烧瓶；在该仪器中，V2O5与硫酸加热时反应生成(VO2)2SO4的化学方程式为V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O，该反应反应前后没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应；答案为：三颈烧瓶；V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O；非氧化还原反应；
（2）根据反应温度与产物产率间的关系图可知，最适宜的温度在90℃左右，因此最适宜的加热方式为水浴加热；答案为：水浴加热；
（3）草酸受热容易分解，因此加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水；加入草酸后，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，反应液由橙红色变为蓝黑色，草酸被氧化成CO2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；答案为：防止草酸受热分解；2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。
（4）滴定过程中发生的反应为10VOSO4+2KMnO4+2H2O=5(VO2)2SO4+K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，消耗的高锰酸钾物质的量为0.0200mol∙L-1×20×10-3L=4×10-4mol，则VOSO4物质的量为4×10-4mol×5=2×10-3mol，该样品的纯度为=81.5%；答案为：81.5%。
（5）钒液流电池放电时负极发生氧化反应，据图可知，负极电极反应式为V2+-e-=V3+，正极发生还原反应；充电时，放电时的正极为阳极，阳极发生氧化反应，阳极电极反应式为VO2+-e-+H2O=+2H+；答案为：V2+-e-=V3+；VO2+-e-+H2O=+2H+。
9．(1)
(2) 正盐 酸性
(3)13
(4)⑥>⑤>④>②>③>①
【解析】(1)
25℃时，浓度均为的和的缓冲溶液，，呈酸性，即c(H+)＞c(OH-)，电荷关系为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，所以该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是；5℃时的电离常数，的，硫离子的水解能力更强，等浓度的、两种溶液的碱性较强的是。故答案为：；；
(2)
亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸。已知25℃时，，，属于正盐(填“酸式盐”或“正盐”)；H2PO水解平衡常数Kh==10-12＜Ka2，说明H2PO水解程度小于电离程度，所以溶液显酸性(填“酸性”“碱性”或“中性”)。故答案为：正盐；酸性；
(3)
在25℃下，将的硫酸氢钠c(H+)=0.2mol/L，等浓度的氢氧化钡溶液中c(OH-)=0.4mol/L，两者混合后碱过量，溶液显碱性，故混合后溶液中的c(OH-)=mol/L=0.1mol/L，故溶液中的c(H+)=mol/L=10-13mol/L，故溶液的pH=-lgc(H+)=13，充分反应后溶液的pH=13。故答案为：13；
(4)
现有浓度均为的几种溶液：① ② ③④⑤⑥，①为弱电解质的水溶液，NH离子浓度最小，⑥中H+浓度最大，NH的水解程度最小，NH浓度最大，④碳酸铵为弱酸弱碱盐，碳酸根离子与NH发生互促水解，浓度最小，④⑤⑥中浓度大于②、③，醋酸铵为弱酸弱碱盐，CH3COO-与NH发生互促水解，铵根离子浓度小，则以上溶液中由大到小的顺序⑥>⑤>④>②>③>①(填序号)。故答案为：⑥>⑤>④>②>③>①。
10．(1) －31.4 < < 是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，气体分子数增多，总压强增大，而T1
(3) 负
【详解】（1）①由图示可知：反应(1)
反应(2)
反应(3)
利用盖斯定律，将(3)－(1)－(2)可得：。
②由题意可知：T1℃，当反应达平衡时，则有，
，，平衡常数K=2，同理求得T2℃时，平衡常数K=1.61，由①可知，此反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此T1
（3）金属钠为活泼金属，易失去电子，因此a极为电池的负极，b极为电池的正极。由题图可知，b极上是二氧化碳和水发生得电子的还原反应生成碳酸氢根离子和氢气，因此b极区二氧化碳参与的电极总反应式为：。
11．(1)ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe2( SO4)3 + 4H2O
(2) 硫酸锌 Fe(OH)3、Ga(OH)3 Fe 使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取
(3)NaGaO2或者
(4) + 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-
(5)Ga( CH3)3+ NH3 = 3CH4 + GaN
(6)3.0 × 10-10.2
【分析】炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)中加入稀硫酸后得到Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ga3+，加入H2O2后将Fe2+氧化为Fe3+，调pH到5.4，将Fe3+、Ga3+转化为滤饼Fe(OH)3和Ga(OH)3，滤液为硫酸锌，向滤饼中加盐酸将Fe(OH)3和Ga(OH)3溶解，再加Fe将Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂后将Fe2+留在水层而分离，萃取层则为Ga3+，萃取层中加入NaOH溶液后得到NaGaO2溶液，电解后在阴极得到粗Ga，经精炼后得到精镓，向Ga中加入CH3Br得到Ga(CH3)3，然后加入氨气后，采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得GaN，同时得到副产物CH4。
(1)
ZnFe2O4中Zn为+2价，Fe为+3价，加入硫酸后发生非氧化还原反应，则化学方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 +Fe2( SO4)3 + 4H2O；
(2)
①根据以上分析可知，滤液1中为硫酸锌，所以可回收利用的物质是硫酸锌；
②调节pH到5.4的目的是沉淀Fe3+和Ga3+，滤饼的主要成分为：Fe(OH)3、Ga(OH)3；
③萃取前加入的固体X目的是还原Fe3+且不引入杂质，则X为Fe；故答案为：使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取；
(3)
Ga与Al同主族，化学性质相似，结合铝离子的性质可知，反萃取后加入NaOH溶液可将Ga3+转化为，则镓的存在形式为NaGaO2或者，故答案为NaGaO2或者；
(4)
精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极得到电子转化为Ga，其电极反应式为：+ 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-，故答案为： + 3e- + 2H2O = Ga+4OH-；
(5)
以合成的三甲基镓为原料，与氨气发生一系列反应得到GaN，根据原子守恒可知，另外一种产物为甲烷，所以该反应的方程式为：Ga( CH3)3+NH3 = 3CH4+GaN；
(6)
根据表中数据可知，Ga(OH)3的溶度积常数=3.0×10-3×=，当溶液的pH=5.4时，c(OH-)==mol/L，则滤液1中残余的Ga3+的浓度c(Ga3+)=mol/L，故答案为：3.0 × 10-10.2。
12．(1) PbSO4 MnO2+ ZnS + 4H+= Mn2++ Zn2++S + 2H2O
(2)3
(3) 分液漏斗 烧杯 H2SO4
(4)将溶液中的Cu2+转化为Cu
(5) 2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+或4OH--4e- = O2↑+ 2H2O 硫酸或H2SO4
【分析】锌精矿(主要成分是ZnS，还有FeO4、CuO，PbO2等杂质)加入MnO2、稀硫酸“浸出”，将ZnS转化为ZnSO4和S，将Fe3O4、CuO、PbO2转化为Fe2(SO4)3、CuSO4、PbSO4等，滤渣Ⅰ的主要成分除过量MnO2外，还有S和PbSO4；滴加氨水需要调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去，“萃取，反萃取”时发生的反应是M2++2HA(有机萃取剂)⇌MA2+2H+，分离出ZnSO4，深度净化时加Zn的将Cu2+转化为Cu除去；
【详解】（1）“浸出”时，将ZnS转化为ZnSO4和S，将Fe3O4、CuO、PbO2转化为Fe2(SO4)3、CuSO4、PbSO4等，滤渣Ⅰ的主要成分除过量MnO2外，还有S和PbSO4；MnO2氧化ZnS的离子方程式为ZnS+4H++MnO2=Mn2++Zn2++S+2H2O，故答案为：PbSO4；ZnS+4H++MnO2=Mn2++Zn2++S+2H2O；
（2）“沉铁”时，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，Fe3+完全沉淀的c(OH-)=mol/L=10-11mol/L，pH=3，故滴加氨水需要调节pH最低为3，故答案为：3；
（3）进行萃取操作时，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯；“萃取”时，加入有机物，平衡向右移动，“反萃取”时，平衡向左移动，则应加入H2SO4，，故答案为：分液漏斗、烧杯；H2SO4；
（4）“深度净化”中加Zn的目的是将Cu2+转化为Cu除去，故答案为：将Cu2+转化为Cu除去；
（5）电解沉积过程中，是电解ZnSO4，阳极发生氧化反应，氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，电极方程式为2H2O-4e-═4H++O2↑，“电解沉积” 后的溶液中可循环利用的物质为H2SO4；故答案为：2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+或4OH--4e- = O2↑+ 2H2O；硫酸或H2SO4。
13．(1)ZnO+2NH+2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O
(2)4
(3)2.0×10-19
(4) CaF2 Cu和Cd
(5)Zn(NH3)2Cl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NH4Cl
(6)NH4Cl
(7) PbCl+2e-=Pb↓+4Cl- PbO
【分析】首先用氯化铵和氨水浸取烟灰，将锌元素转化为[Zn(NH3)4]2+配离子；除杂1，向滤液中加入氯化铁得到滤渣I（FeAsO4）；除杂2，向滤液中加入氯化钙得到滤渣II（CaF2沉淀）；除杂3，向滤液中加入锌粉可以将其它金属离子全部置换出来得到滤渣III；再向滤液中加入活性炭除去有机杂质，再加入盐酸将锌转化为Zn(NH3)2Cl2，最后得到氧化锌。
【详解】（1）若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为ZnO+2+2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O。
（2）观察题图，当氯化铵的浓度为4mol·L-1时，一方面锌元素的浸出率已经接近100%，再增加氯化铵浓度没有太大意义，另一方面若浓度再高，铅元素将进入溶液，无法完全除去铅，故氯化铵适宜的浓度为4mol·L-1。
（3）等体积混合后，两种离子的浓度都变为原先的一半，即c1()=3.0×10-3mol·L-1，c1(Fe3+)=4.0×10-3mol·L-1，而两种离子是1:1沉淀的，反应后，c2(Fe3+)=4.0×10-3mol·L-1-3.0×10-3mol·L-1=1.0×10-3mol·L-1，则c2()===2.0×10-19mol·L-1。
（4）根据分析，滤渣II为CaF2，而除杂3主要可以除去溶液中的Cu和Cd；
（5）煅烧后得到ZnO，则煅烧前必然为Zn(OH)2，即水解产物为Zn(OH)2，则水解转化的化学方程式方程式Zn(NH3)2Cl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2NH4Cl。
（6）水解后得到的NH4Cl，又可以用于第一步的浸取，循环利用。
（7）①电解Na2PbCl4溶液生成Pb，则阴极的电极反应式为+2e-=Pb↓+4Cl-，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+；
②电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，根据电解反应的方程式2Na2PbCl4+2H2O4NaCl+O2↑+2Pb↓+4HCl可知，应该向阴极室加入PbO。
14．(1) 2Cu2++4HCO=Cu(OH)2•CuCO3↓+3CO2↑+H2O 升高温度能加快反应，但温度过高导致Cu(OH)2•CuCO3分解
(2)过滤
(3)Cu(OH)2•CuCO3+4CH3COOH=2(CH3COO)2Cu+CO2↑+3H2O
(4) 蒸发浓缩 冷却结晶
【分析】将一定量的胆矾和碳酸氢钠晶体混合物研磨后注入热水后，反应生成生成Cu(OH)2•CuCO3和CO2，所得溶液经过滤得到Cu(OH)2•CuCO3固体、并与醋酸反应制得醋酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到醋酸铜晶体。
（1）
碳酸氢根水解大于电离呈碱性，由流程知步骤①将研磨后混合物注入热水后生成Cu(OH)2•CuCO3，则增大了氢离子浓度、氢离子与部分碳酸氢根反应生成CO2，按电荷守恒、元素质量守恒可知发生反应的离子方程式为2Cu2++4HCO=Cu(OH)2•CuCO3↓+3CO2↑+H2O；温度升高能加快反应速率，但温度过高导致Cu(OH)2•CuCO3分解，则制备Cu(OH)2•CuCO3需在热水中进行反应，且温度需控制在60℃左右。
（2）
操作③为固液分离，为过滤操作。
（3）
碱式碳酸铜与醋酸反应制得醋酸铜、水和二氧化碳，方程式Cu(OH)2•CuCO3+4CH3COOH=2(CH3COO)2Cu+CO2↑+3H2O。
（4）
图中⑤为醋酸铜晶体的制取，带结晶水，不宜用蒸发结晶、应采用冷却结晶，故采用的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。
15．(1)C
(2)AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO
(3)4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(4) Li2SO4 H2SO4
(5)0.328mol/L
(6)8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【分析】废旧锂离子电池正极材料加入碱溶液浸泡，铝溶解在氢氧化钠溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成偏铝酸钠，即滤液的主要成分，偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，沉淀为氢氧化铝，LiMn2O4在酸性环境下能被空气中的氧气氧化发生氧化还原反应，得到的滤液中有生成的硫酸锂，可能有过量的硫酸，最后加入碳酸钠之后所得碳酸锂，滤液主要成分为硫酸钠。
【详解】（1）根据焰色反应，含有锂元素的物质焰色呈紫红色；故答案为：C；
（2）反应①是偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，生成沉淀的离子方程式：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO；
（3）在酸性环境下，LiMn2O4能被空气中的氧气氧化，离子方程式为：4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O；
（4）酸溶后溶液中含有硫酸，硫酸锂，都与碳酸钠反应，故答案为：Li2SO4；H2SO4；
（5）由沉淀中元素占原滤液②中元素总量的，沉淀后，则成的溶液中；
（6）MnO2和Li2CO3按4：1的物质的量之比配料，高温下可生成LiMn2O4，反应的离子方程式为8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
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