无机实验习题答案

实验习题

p区非金属元素(卤素、氧、硫)

1.氯能从含碘离子的溶液中取代碘,碘又能从氯酸钾溶液中取代氯,这两个反应有无矛盾?为什么?

答:这两个反应无矛盾。因为氯的氧化性强于碘,而碘的氧化性又强于氯酸钾。

2.根据实验结果比较:

   ①S2O82-与MnO4-氧化性的强弱;②S2O32-与I-还原性的强弱。

答:因为S2O82-可以将Mn2+氧化为MnO4-,所以S2O82-的氧化性强于MnO4-,S2O32-能将I2还原为I-,S2O32-和还原性强于I-。

3.硫代硫酸钠溶液与硝酸银溶液反应时,为何有时为硫化银沉淀,有时又为[Ag(S2O3)2]3-配离子?

答:这与溶液的浓度和酸碱性有关,当酸性强时,会生成硫化银沉淀,而在中性条件下就会生成[Ag(S2O3)2]3-配离子。

4.如何区别:

   ①次氯酸钠和氯酸钠;

   ②三种酸性气体:氯化氢、二氧化硫、硫化氢;

   ③硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠。

   答:①分别取少量两种固体,放入试管中,然后分别往试管中加入适量水,使固体全部溶解,再分别向两支试管中滴入两滴品红溶液,使品红溶液褪色的试管中放入的固体为次氯酸钠,剩下的一种为氯酸钠。

       ②将三种气体分别通入品红溶液中,使品红褪色的是二氧化硫,然后将剩余的两种气体分别通入盛有KMnO4溶液的试管中,产生淡蓝色沉淀的是H2S,剩下的一种气体是氯化氢。

      ③分别取四种溶液放入四支试管中,然后向四支试管中分别加入适量等量的H2SO4溶液,有刺激性气味气体产生的是亚硫酸钠,产生臭鸡蛋气味气体是的硫化钠,既有刺激性气味气体产生,又有黄色沉淀产生的是硫代硫酸钠,无明显现象的是硫酸钠。

5.设计一张硫的各种氧化态转化关系图。

6.在氯酸钾和次氯酸钠的制备实验中,如果没有二氧化锰,可改用哪些药品代替地二氧化锰?

答:可用高锰酸钾代替二氧化锰。

7.用碘化钾淀粉试纸检验氯气时,试纸先呈蓝色,当在氯气中放置时间较长时,蓝色褪去,为什么?

答:因为2KI+Cl2=2KCl+I2,I2遇淀粉变蓝,因此试纸呈蓝色,但氯气有氧化性,可生成HClO,可以将蓝色漂白,所以在氯气中放置时间较长时,蓝色褪去。

8.长久放置的硫化氢、硫化钠、亚硫酸钠水溶液会发生什么变化?如何判断变化情况?

答:长期放置的硫化氢会有黄色沉淀生成2H2S+O2=2S↓+2H2O

    长期放置的硫化钠会呈碱性:Na2S+H2O=HS-+2Na++OH-

    长期放置的亚硫酸钠会变成硫酸钠,溶液由碱性变为中性:2Na2SO3+O2=2Na2SO4

P区非金属元素(氮族、硅、硼)

1、设计三种区别硝酸钠和亚硝酸钠的方案。

方案一:测定相同浓度的硝酸钠和亚硝酸钠溶液的PH,呈中性的是硝酸钠,呈碱性的是亚硝酸钠。

方案二:取等量的少量亚硝酸钠和硝酸钠的溶液,使它们分别与酸性高锰酸钾溶液反应,使高锰酸钾由紫色褪为无色的是亚硝酸钠,不能使高锰酸钾褪色的是硝酸钠。

方案三:将硝酸钠和亚硝酸钠溶液均酸化,然后分别与碘水反应,能使碘水褪为无色的是硝酸钠,不能使碘水褪色的是亚硝酸钠。

2、用酸溶解磷酸银沉淀,在盐酸、硫酸、硝酸中选用哪一种最合适?为什么?

答:应选用硝酸,因为硝酸银是可溶性的,而盐酸和硫酸与磷酸银反应后,又会生成氯化银沉淀和硫酸银沉淀,使得溶解现象不明显。

3、通过实验可以用几种方法将无标签的试剂磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠一一鉴别出来?

答:①可以分别测定其PH,呈强碱性的是磷酸钠,成弱碱性的是磷酸氢钠,成酸性的是磷酸二氢钠。

②加热三种固体,其中分解的是磷酸钠,分解后产生无色玻璃状固体的是磷酸氢钠。加热分解成硬而透明的玻璃状物质的是磷酸二氢钠。

4、为什么装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后水玻璃会变浑浊?反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑能否正向进行?说明理由。

答:水玻璃是硅酸盐,长期放置,硅酸盐可与空气中的二氧化碳反应生成原硅酸,而原硅酸的溶解度很小,所以水玻璃会变浑浊。即Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓。Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑不能正向进行,因为碳酸的酸性比硅酸的酸性强。

5、现有一瓶白色粉末状固体,它可能是碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、溴化钠、磷酸钠中的任意一种。试设计鉴别方案。

答:取少量固体制成它的稀溶液,向溶液中加入氯化钡溶液,再加入盐酸,若有白色沉淀生成,加入盐酸后沉淀消失,则固体为碳酸钠;若有白色沉淀生成,加入盐酸后沉淀不消失,则固体为硫酸钠;若无明显现象则继续检验。再取少量稀溶液,加入少量氯化钙溶液,若有白色沉淀生成,则固体为磷酸钠;若无明显现象,则再取少量稀溶液,向溶液中加入硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则固体为氯化钠,若有淡黄色沉淀生成,则固体为溴化钠,若无明显现象,则固体为硝酸钠。

6、为什么一般情况下不用硝酸作为酸性反应介质?硝酸与金属反应和稀硫酸或稀盐酸与金属反应有何不同?

答:硝酸有强氧化性,所以一般不用硝酸作为酸性反应介质。硝酸与金属反应是氮元素被还原,而稀硫酸或稀盐酸与金属反应是氢元素被还原。

常见非金属阴离子的分别与鉴定

1、取下列盐中之两种混合,加水溶解时有沉淀生成。将沉淀分成两分,一分溶于盐酸,另一份溶于硝酸溶液。试指出下列哪两种盐混合时可能有此现象?BaCl2 、AgNO3、Na2SO4、(NH4)2CO3、KCl

答:BaCl2和(NH4)2CO3混合时可能有此现象。

Ba2++CO32-=BaCO3↓       BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑

2.一个能溶于水的混合物,已检出含Ag+和Ba2+。下列阴离子中哪几个可不必鉴定?SO32-、Cl- 、NO3-、SO42-、CO32- 、I-

答:SO32-、Cl- 、SO42-、CO32- 、I-不必鉴定。因为它们与Ag+或Ba2+均可生成沉淀,不溶于水。SO32-+Ba2+=BaSO3↓            Cl-+Ag+=AgCl↓                     SO42-+Ba2+=BaSO4↓        CO32-+Ba2+=BaCO3↓          I-+Ag+=AgI↓

3、某阴离子未知液经初步实验结果如下:

⑴试液呈酸性时无气体产生;

⑵酸性溶液中加BaCL2溶液无沉淀产生;

⑶加入席硝酸溶液和AgNO3溶液产生沉淀;

⑷酸性溶液中加入KMnO4,紫色褪去,加I2—淀粉溶液,蓝色不褪去;

⑸与KI无反应。

由以上初步实验结果,推测哪些阴离子可能存在。说明理由,拟出进一步验证的步骤简表。

答:可能存在I-。

验证:取未知液少量,向其中加入淀粉溶液,然后滴入几滴氯水,若溶液变蓝,则证明存在I-。

4、加稀H2SO4或稀HCl溶液于固体式样中,如观察到有气泡产生,则该固体式样中可能存在哪些阴离子?

答:可能存在CO32-、SO32-、S2O32-、S2-、NO2-等离子。

5、有一阴离子未知溶液,用稀硝酸调节其酸性后,加入硝酸试剂,发现并无沉淀生成,则可确定哪几种阴离子不存在?

答:Cl-、SO42-、Br-、I-、SO32-、S2O32-不存在。

6、在酸性溶液中能使I2—淀粉溶液褪色的阴离子是哪些?

答:SO32-、S2O32-、S2-等。

主族金属

1、实验中如何配制氯化亚锡溶液?

答:称取22.6克氯化亚锡(含结晶水)固体,用160mL浓盐酸溶解,然后加入蒸馏水稀释至1L,再加入数粒纯锡以防氧化。若制备其它浓度的溶液,方法也如上。

2、预测二氧化碳和浓盐酸反应的产物是什么?写出其反应方程式。

答:二氧化碳和浓盐酸反应生成PbCl2、Cl2和水。

反应方程式为PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O

3、今有未贴标签无色透明的氯化亚锡,四氯化锡溶液各一瓶,试设法鉴别。

   答:各取少量SnCl2和SnCl4的溶液分别置于两支试管中,然后分别注入少量饱和硫化氢水溶液,生成棕色沉淀的是SnCl2溶液,生成黄色沉淀的是SnCl4溶液。

4、若实验室中发生镁燃烧的事故,可否用水或二氧化碳灭火器扑灭?应用何种方法灭火?

   答:不能用水或二氧化碳灭火器扑灭。因为镁与热水和二氧化碳都反应。             Mg+CO2=MgO+CO       Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑可用泡沫灭火器来灭火。

ds区金属(铜、银、锌、镉、汞)

1、在制备氯化亚铜时,能否用氯化铜和铜屑在用盐酸酸化呈微弱的酸性条件下反应?为什么?若用浓氯化钠溶液代替盐酸,此反应能否进行?为什么?

答:不能在用盐酸酸化的呈微弱酸性条件下反应。因为当铜做还原剂时,由于难溶的CuCl附着在铜的表面,影响了反应的继续进行。因此只有加入浓盐酸才能使CuCl溶解生成配离子[CuCl2]-,使溶液中的铜离子浓度降低到非常小,可使反应进行到完全程度。然后加水使溶液中氯离子浓度变小,[CuCl2]-被破坏而析出大量的CuCl。不能用浓氯化钠代替盐酸,因为CuCl不溶于氯化钠溶液中,所以此反应不能进行。

2.根据钠、钾、钙、镁、铝、锡、铅、铜、银、锌、镉、汞的标准电极电势,推测这些金属的活动性顺序。

3.当二氧化硫通入硫酸铜饱和溶液和氯化钠饱和溶液的混合液时,将发生什么反应?能看到什么现象?试说明之。写出相应的反应方程式。

答:现象:产生白色沉淀。

方程式:2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-

4.选用什么试剂来溶解下列沉淀:Cu(OH)2    CuS    AgI     CuBr

   答:溶解Cu(OH)2可用6mol/LNaOH溶液或硫酸、盐酸、硝酸等。                   Cu(OH)2+2NaOH=Na2[Cu(OH)4]          Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O

   溶解CuS用王水    3CuS+12HCl+2HNO3=3H2[CuCl4] +3S↓+2NO↑+4H2O

   溶解AgI用浓氨水(过量)    AgI+2NH3·H2O=Ag(NH3)2++I-+2H2O

   溶解CuBr用浓氨水或浓盐酸均可  

 CuBr+2NH3·H2O(浓)=[Cu(NH3)2]+ +Cl-+2H2O            

            CuBr+HCl(浓)=[CuCl2]- +H+

5.现有三瓶已失去标签的硝酸汞、硝酸亚汞和硝酸银溶液,至少用两种方法鉴别之。

答:方法一:取少量三种试剂于三支试管理中,加入NaOH溶液,若有黄色沉淀产生(HgO),则为Hg(NO3)2,若有黑色沉淀,则为硝酸亚汞,若有白色沉淀产生,则为硝酸银溶液。

反应方程式:Hg2++OH-=Hg(OH)2=HgO↓+H2O                                   Hg22++2OH-=Hg2(OH)2=Hg↓+HgO↓+H2O    2Ag++2OH-=2AgOH=Ag2O+H2O

方法二:分别取少量三种试剂于三支试管中,往三支试管中分别滴加SnCl2,若有白色沉淀产生者,则可能为硝酸汞和硝酸银,继续滴加,若白色沉淀消失,则为硝酸汞,若沉淀不消失,则为硝酸银,无现象的则为硝酸汞。

方程式:2Hg(NO3)2+SnCl2=Hg2Cl2↓+Sn(NO3)4

Hg2Cl2+SnCl2=Sn[HgCl4] +Hg            Ag++Cl-=AgCl↓

6.试用实验证明:黄铜的组成是铜和锌

实验步骤:取一小块黄铜,将其置于浓硝酸中,过一会儿取出固体物质,向溶液中加入硫代硫酸钠溶液,并且加热,若有黑色沉淀产生证明黄铜中含有铜,反之,则没有。将取出的黄铜固体又放入到浓氨水中,若溶解,且产生无色、无味、燃烧时发出淡蓝色火焰的气体,证明黄铜中含有锌。

方程式:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O     

        2Cu2++2S2O32-+2H2O=Cu2S↓+S↓+2SO42-+4H+

        Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-

        2H2+O2=2H2O

常见阳离子的分离与鉴定(一)

1.选用一种试剂区别下列四种溶液:KCl   Cd(NO3)2     AgNO3     ZnSO4

   答:用硫化氢试剂。硫化氢与KCl不反应,与Cd(NO3)2反应生成CdS黄色沉淀,与AgNO3反应生成Ag2S黑色沉淀,与ZnSO4反应生成ZnS白色沉淀。

反应方程式:Cd2++H2S=CdS↓+2H+       2Ag++H2S=Ag2S↓+2H+                Zn2++H2S=ZnS↓+2H+

2.选用一种试剂区别下列四种离子:Cu2+     Zn2+      Hg2+     Cd2+

   答:用H2S试剂。CuS沉淀为黑色,ZnS沉淀为白色,Hg沉淀为红色,CdS沉淀为黄色。

3.用一种试剂分离下列各组离子。

⑴Zn2+和Cd2+

答:用NaOH溶液。①加过量NaOH溶液,②过滤或离心分离

Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-         Cd2++2OH-=Cd(OH)2↓

   ⑵ Zn2+和Al3+

答:用氨水。在溶液中加入过量氨水至沉淀完全,然后离心分离,Al3+生成Al(OH)3沉淀被分离出来,而Zn2+则生成[Zn(NH3)4]2+配离子留在溶液中。

Zn2++4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++4H2O       Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

   ⑶Cu2+和Hg2+

答:用(NH4)2S溶液,加(NH4)2S溶液至过量,然后离心分离,Cu2+生成 CuS沉淀被分离出来,而Hg2+则生成[HgS2]2-配离子留在溶液中。

Cu2++(NH4)2S=CuS↓+2NH4+        Hg2++2(NH4)2S=[HgS2]2-+4NH4+

   ⑷Zn2+和Cu2+

答:用硫化氢溶液。加硫化氢至沉淀完全。然后离心分离。Zn2+与H2S溶液不反应,而Cu2+与H2S溶液反应生成CuS沉淀。

   ⑸Zn2+和Sb3+

     答:可用氨水或硫化氢溶液。首先加试剂至沉淀完全,然后离心分离。

①    Sb3++3NH3·H2O=Sb(OH)3↓(白) +3NH4+

Zn2++4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2-+4H2O

②    2Sb3++3H2S=Sb2S3↓(橙红) +6H+

Zn2+与H2S不反应。

4.如何把BaSO4转化为BaCO3?与Ag2CrO4转化为AgCl相比,哪种转化更容易?

  答:把固体BaSO4与浓Na2CO3溶液共同煮沸,则可使BaSO4转化为BaCO3。    BaSO4+Na2CO3=BaCO3↓+Na2SO4把Ag2CrO4转化为AgCl更容易些。

第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)

1.在水溶液中能否有Ti4+、Ti2+或TiO44-等离子的存在?

答:在水溶液中 Ti4+、Ti2+和TiO44-均不能存在。因为Ti4+在水溶液中易分解产生白色的二氧化钛的水合物H2TiO3或TiO2,如TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl。而Ti2+则是非常不稳定的离子。

2.根据实验结果,总结钒的化合物的性质。

答:①偏钒酸铵加热分解可得五氧化二钒;五氧化二钒呈橙红色至深红色,微溶于水,是两性偏酸性的氧化物,易溶于碱,能溶于强酸中;V2O5溶解在盐酸中时,钒(Ⅴ)被还原为钒(Ⅳ)。

②     在钒酸盐的酸性溶液中,加入还原剂(如锌粉),可观察到溶液的颜色由黄色渐渐变成蓝色、绿色,最后成紫色,这些颜色各相应于钒(Ⅳ)、钒(Ⅲ)和钒(Ⅱ)的化合物,向钒酸盐溶液中加酸,随PH渐渐下降,生成不同综合度的多钒酸盐;在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液呈弱碱性,中性或弱酸性时,得到黄色的二过氧钒酸离子;若溶液是强酸性时,得到红棕色的过氧钒阳离子。

3.根据实验结果,设计一张铬的各种氧化态转化关系图。

  答:

4.在碱性介质中,氧能把锰(Ⅱ)氧化为锰(Ⅵ),在酸性介质中,锰(Ⅵ)又可将碘化钾氧化为碘。写出有关反应式,并解释以上现象,硫代硫酸钠标准液可滴定析出碘的含量,试由此设计一个测定溶解氧含量的方法。

答:反应式:O2+Mn2++4OH-=MnO42-+2H2O

            MnO42-+4I-+8H+=2I2+Mn2++4H2O

            2S2O32-+I2=S4O62-+2I-

测定溶解氧的含量:由硫代硫酸钠标准液滴定碘,可得出析出的碘的含量,由2I2—MnO42-——O2的关系式,可由析出的碘的量得出溶解氧的含量。

第一过渡系元素(二)(铁、钴、镍)

1.制取Co(OH)3、Ni(OH)3时,为什么要以Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)为原料在碱性溶液中进行氧化,而不用Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)直接制取?

答:因为钴和镍的+Ⅲ价氧化态在一般简单化合物中是不稳定的,会生成其它氧化态,所以由Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)直接制得的Ni(OH)3和Co(OH)3也不纯净,存在其它氧化态。

2.今有一瓶含有Fe3+、Cr3+和Ni2+离子的混合液,如何将它们分离出来,请设计分离示意图。

3.有一浅绿色晶体A,可溶于水得到溶液B-于B中加入不含氧气的6mol/LNaOH溶液,有白色沉淀C和气体D生成。C在空气中渐渐变成棕色,气体D使红色石蕊试纸变蓝。若将溶液B加以酸化再滴加一紫红色溶液E,则得到浅黄色溶液F,于F中加入黄血盐溶液,立即产生深蓝色的沉淀G。若溶液B中加入BaCl2溶液,有白色沉淀H析出,此沉淀不溶于强酸,问A、B、C、D、E、F、G、H是什么物质,写出分子式和有关的反应式。

解:根据题意,A为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O       B为(NH4)2Fe(SO4)2              

   C为Fe(OH)2        D为NH3       E为KMnO4      F为Fe2(SO4)2

   G为Fe4[Fe(CN)6]3          H为BaSO4

化学反应方程式:(NH4)2Fe(SO4)2+4NaOH=2NH3↑+Fe(OH)2↓+2Na2SO4+4H2O

               4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

               10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O

               4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓(深蓝色)

               Ba2++SO42-=BaSO4↓

常见阳离子的分离与鉴定(二)

1.每次洗涤沉淀所用洗涤剂都有所不同,例如洗涤AgCl、PbCl2沉淀用HCl溶液(2mol/L),洗涤PbS、HgS、CuS沉淀用NH4Cl溶液(饱和),洗涤HgS用蒸馏水,为什么?

答:这是由沉淀和洗涤剂和性质决定的。沉淀必须在所选洗涤剂中难溶,而且洗涤剂要容易将杂质离子洗掉,且不能带来新的杂质离子。所以不同的沉淀在洗涤时要选用不同的洗涤剂。

一种钴(Ⅲ)配合物的制备

1.要使本实验制备的产品的产率高,你认为哪些步骤是比较关键的?为什么?

答:① 控制好量的关系,这样才能使反应进行充分;

   ② 加入2.0g氯化钴粉末时要分数次加入,边加边摇动,这样使CoCl2反应完全,不至于有剩余;

③    当固体完全溶解,溶液中停止起泡时再加入浓盐酸,这是反应进行完全的标志;

④    加热时温度不能超过85℃,因为温度直接影响配合物的稳定性。

2.试总结制备Co(Ⅲ)配合物的化学原理及制备的几个步骤。

答:原理:由Co(Ⅱ)和配体进行快速反应首先生成Co(Ⅱ)的配合物,然后用氧化剂将Co(Ⅱ)配合物氧化成相应的Co(Ⅲ)配合物。

制备步骤:

①    称量药品,使药品的量有利于反应的充分进行,配制溶液;

②    向溶液中加入Co(Ⅱ),使Co(Ⅱ)充分溶解;

③    向混合液中加入氧化剂,边加边摇动,使反应充分进行;

④    加入其它有利于反应进行的试剂或进行有利配合物形成的操作(如加热、调PH等)。

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