規(guī)則3物質(zhì)(離子)的規(guī)范檢驗(yàn)高考真題典例(2023·北京選擇考節(jié)選改編)以銀錳精礦(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化錳礦(主要含MnO2)為原料聯(lián)合提取銀和錳的一種流程示意圖如下。已知:酸性條件下,MnO2的氧化性強(qiáng)于Fe3+?！敖i”過程是在H2SO4溶液中,銀錳精礦中的FeS2和氧化錳礦中的MnO2發(fā)生反應(yīng),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)浸錳液中鐵元素的存在形態(tài):。

【破題有道】(1)析成分:由題目敘述可知,根據(jù)信息,在H2SO4溶液中二氧化錳可將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為Mn2+,則浸錳液中鐵元素的存在形態(tài)為Fe3+。(2)選試劑:可選用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+的存在,用K3[Fe(CN)6]溶液(或酸性KMnO4溶液)檢驗(yàn)溶液中是否存在Fe2+。(3)得結(jié)論:。

【萬能模板】解答本類問題時(shí)的答題模板如下:取樣(取少量、固體需溶解后再取、××于試管中)→加試劑(滴加××試劑,必要時(shí)可加熱)→現(xiàn)象(產(chǎn)生沉淀、氣體、溶液變色等)→結(jié)論(溶液中含有××離子)滿分規(guī)則【標(biāo)準(zhǔn)答案】取少量浸錳液于試管中,滴加少量KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色,說明有Fe3+存在(2分);另取少量浸錳液于試管中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說明不存在Fe2+(2分)【評分標(biāo)準(zhǔn)】(1)沒有“取樣”的有關(guān)敘述,每處扣1分(2)檢驗(yàn)試劑錯(cuò)誤不得分,答“酸性KMnO4溶液,紫色溶液不褪色”也得分(3)現(xiàn)象描述不正確或描述不全面,每處扣1分(4)現(xiàn)象與結(jié)論不對應(yīng)或沒有結(jié)論,每處扣1分【錯(cuò)誤答案1】滴加少量KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色,說明有Fe3+存在;滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,無明顯現(xiàn)象或不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說明Fe2+不存在(扣2分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有取樣規(guī)則1:離子檢驗(yàn)必須有取少量試樣于試管中再進(jìn)行操作。如本題必須有取少量浸錳液于試管中等敘述,否則缺1處扣1分【錯(cuò)誤答案2】……另取少量浸錳液于試管中,滴加少量KSCN溶液和少量H2O2,溶液變紅,說明Fe2+不存在(扣2分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有排除其他離子的干擾規(guī)則2:離子檢驗(yàn)時(shí)必須避免離子之間的相互干擾。如本題中Fe2+的檢驗(yàn)必須排除Fe3+的干擾,因此不能用KSCN溶液檢驗(yàn),否則不能得滿分【錯(cuò)誤答案3】取少量浸錳液于試管中,滴加少量NaOH溶液,產(chǎn)生紅褐色沉淀,說明有Fe3+存在……(扣2分,得2分)【錯(cuò)因分析】檢驗(yàn)試劑選取不正確規(guī)則3:必須根據(jù)離子的性質(zhì)選擇正確的檢驗(yàn)試劑,以特征反應(yīng)為主。如本題Fe3+的檢驗(yàn)應(yīng)選用KSCN溶液為檢驗(yàn)試劑,否則不得分【錯(cuò)誤答案4】取少量浸錳液于試管中,滴加少量KSCN溶液,溶液產(chǎn)生紅色沉淀,說明有Fe3+存在……(扣1分,得3分)【錯(cuò)因分析】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述不正確規(guī)則4:實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象敘述要準(zhǔn)確全面。如本題中滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色,而不是產(chǎn)生紅色沉淀,若現(xiàn)象描述不正確或不全面,不能得滿分1.★★侯氏制堿法析出副產(chǎn)品氯化銨后的溶液中,含有的主要離子有Na+、Cl-、HCO3-、NH4+。檢驗(yàn)濾液中Cl-的實(shí)驗(yàn)操作:先加入硝酸酸化,然后加入硝酸銀溶液,觀察到有白色沉淀生成證明含氯離子2.★★★亞硝酸鈉(NaNO2)主要用于醫(yī)藥、染料和漂白等行業(yè),也常用于食品保鮮劑。某小組擬利用NOx在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置制備亞硝酸鈉(略去部分夾持儀器)。已知:①NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O;②3NaNO2+3HCl===3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O;③酸性條件下,NO和NO2都能與MnO4-反應(yīng)生成NO3-實(shí)驗(yàn)充分反應(yīng)后,根據(jù)已知信息檢驗(yàn)裝置C中產(chǎn)物的方法是取C中產(chǎn)物少許于試管中,加入稀鹽酸,有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體,則產(chǎn)物是NaNO2。

3.★★電解錳渣主要含MnSO4、MnO2、PbSO4、CaSO4及少量的SiO2、Fe2(SO4)3,利用電解錳渣回收鉛的工藝如圖所示:檢驗(yàn)濾液中存在NH4+的操作及現(xiàn)象是取少量濾液于試管中,向其中加入氫氧化鈉溶液并加熱,試管口放一張濕潤的紅色石蕊試紙,如果試紙變藍(lán),證明溶液中含有銨根離子4.★★★碘單質(zhì)對動(dòng)植物的生命極其重要,還可用于醫(yī)藥、照相、染料和系統(tǒng)監(jiān)測等。某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中從海藻和油井鹽水生產(chǎn)母液中提取碘單質(zhì)的主要步驟如圖所示:已知:本實(shí)驗(yàn)條件下,氧化性:Cl2>IO3->MnO2檢驗(yàn)海藻和油井鹽水生產(chǎn)母液中含有I-的操作和現(xiàn)象為取少量海藻和油井鹽水生產(chǎn)母液于潔凈試管中,加入AgNO3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解。

5.★★★Na2S2O3·5H2O是重要的化工原料,有關(guān)制備和應(yīng)用如下。制備Na2S2O3·5H2O的反應(yīng)原理:Na2SO3(aq)+S(s)Na2S2O3(aq)實(shí)驗(yàn)步驟:①稱取15gNa2SO3加入圓底燒瓶中,再加入80mL蒸餾水。另取5g研細(xì)的硫粉,用3mL乙醇潤濕,加入上述溶液中。②安裝實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示,部分夾持裝置略去),水浴加熱,微沸60min?；卮鹣铝袉栴}:產(chǎn)品中除了有未反應(yīng)的Na2SO3,有可能存在的無機(jī)雜質(zhì)是Na2SO4,檢驗(yàn)是否存在該雜質(zhì)的方法是取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸,過濾,向?yàn)V液中加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,則產(chǎn)品中含有Na2SO4。

6.★★★某化學(xué)興趣小組在隔絕空氣條件下,向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。已知:Ag++SCN-AgSCN(白色固體);Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)溶液呈黃色的原因,丙同學(xué)認(rèn)為溶液中含有Fe3+,丁同學(xué)認(rèn)為不可能產(chǎn)生Fe3+。對此取上層清液,隔絕空氣,設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)證明:現(xiàn)象i可證明黃色溶液中含有Fe3+,分析Fe3+的產(chǎn)生有以下三種可能:a.鐵粉表面有氧化層;b.酸性溶液中NO3-將Fe2+c.銀離子可以氧化亞鐵離子。查閱資料得知a和b都不成立。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明b不成立(簡要回答操作步驟、試劑名稱、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象):向硝酸酸化的0.05mol·L-1的硝酸鈉溶液中加入足量的鐵粉,攪拌,充分反應(yīng)后靜置,取上層清液,加入KSCN溶液,溶液不變紅,說明b不成立。

7.★★★氯磺酸(HSO3Cl)可用于制造農(nóng)藥、洗滌劑、塑料等,軍事上常用作煙幕劑,其沸點(diǎn)約152℃,易溶于硫酸,極易潮解產(chǎn)生濃烈白霧。為測定HSO3Cl的純度(HSO3Cl中常溶有少量的SO3),請選擇合適的試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。簡要說明實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用字母表示。[可選的試劑:BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液、稀硝酸]取mg產(chǎn)品溶于水中,加入過量的Ba(NO3)2溶液充分反應(yīng)后,過濾,向?yàn)V液中加入過量的AgNO3溶液,過濾、洗滌、干燥、稱量,測量所得沉淀AgCl的質(zhì)量為ng。

規(guī)則3物質(zhì)(離子)的規(guī)范檢驗(yàn)1.HCO3-、NH4+先加入硝酸酸化,然后加入硝酸銀溶液2.【解析】要檢驗(yàn)C裝置中產(chǎn)物,可以根據(jù)題干已知信息②,取C中產(chǎn)物少許于試管中,加入稀鹽酸,有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體,則產(chǎn)物是NaNO2。答案:取C中產(chǎn)物少許于試管中,加入稀鹽酸,有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體,則產(chǎn)物是NaNO23.取少量濾液于試管中,向其中加入氫氧化鈉溶液并加熱,試管口放一張濕潤的紅色石蕊試紙,如果試紙變藍(lán),證明溶液中含有銨根離子4.取少量海藻和油井鹽水生產(chǎn)母液于潔凈試管中,加入AgNO3溶液,產(chǎn)生黃色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解5.Na2SO4取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸,過濾,向?yàn)V液中加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,則產(chǎn)品中含有Na2SO46.【解析】已知:Ag++SCN-AgSCN(白色固體);Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)。實(shí)驗(yàn)中白色沉淀的量減少而溶液紅色加深,說明銀離子可以氧化亞鐵離子為鐵離子,故猜想c為銀離子可以氧化亞鐵離子。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明b不成立,就需要控制溶液中存在硝酸根離子而不存在銀離子,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比。故實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為向硝酸酸化的0.05mol·L-1的硝酸鈉溶液中加入足量的鐵粉,攪拌,充分反應(yīng)后靜置,取上層清液,加入KSCN溶液,溶液不變紅,說明b不成立。答案:銀離子可以氧化亞鐵離子向硝酸酸化的0.05mol·L-1的硝酸鈉溶液中加入足量的鐵粉,攪拌,充分反應(yīng)后靜置,取上層清液,加入KSCN溶液,溶液不變紅,說明b不成立7