物质的制备及常见物质的分离提纯和检验例题解析Word文档格式.docx
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物质的制备及常见物质的分离提纯和检验例题解析Word文档格式.docx
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气体发生装置为固—液(不加热)型,气体收集方法为排水集气法。
所以首先排除需加热的A选项;
而C,D两选项中,反应条件亦均
不能用排水集气法收集,故予以排除。
而B选项中,用Cu与稀HNO3作用制取NO发生的反应方程式为:
3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑,从反应物的聚集状态及反应条件来看,为固—液(不加热)型,而且制备的气体NO不溶于水,可用排水法收集,符合题意。
故本题的正确答案为B。
【例3】如图5-24装置中,烧瓶中充满干燥的气体a,将滴管中的b液体挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶,则a和b分别是____。
本题为信息迁移题,它将学生非常熟悉的NH3,HCl极易溶于水的“喷泉实验”进行知识迁移,既要形成喷泉,又要液体充满烧瓶,这实际上是要求考生从上述四个选项中选择b溶液极易吸收a气体且无其它气体生成。
对于A项,NO2易与H2O反应,但又生成不溶于水的NO,其反应方程式
为:
3NO2+H2O====2HNO3+NO,溶液不能充满烧瓶。
对于B项,CO2虽然常温常压下在水中的溶解度不大,但极易溶于4mol·
L-1的NaOH溶液中:
CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,符合题给要求。
对于C项,常温下,Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小,基本不能被吸收。
对于D项,根据NH3的性质特点,显然符合题意(NH3+HCl====NH4Cl)。
所以本题的正确答案为B,D。
【例4】利用图5-25所示装置收集以下8种气体(图中烧瓶的位置不得变化)。
①H2 ②Cl2 ③CH4 ④HCl
⑤NH3 ⑥NO ⑦H2S ⑧SO2
(1)若烧瓶是干燥的,则由B口进气可收集的气体有____(写序号);
(2)若烧瓶充满水,可收集的气体有____,这时气体由_____口进入;
(3)若烧瓶是干燥的,则由A口进气,可收集的气体有____;
(4)若在烧瓶内装入浓硫酸进行气体干燥,则可用此装置干燥的气体有____,这时气体由____口进入。
本题考查的内容是基础内容,但综合思考性较强。
其立意在于考查学生对常见实验装置图的识别、分析能力;
运用正确的化学实验基本操作等知识,通过思维的联想、迁移和重组,解决具体问题的能力。
就本题而言,要求学生在平时学习中,不仅要牢记常见气体的发生、干燥和收集的操作方法,而且要特别注意掌握其规律性。
由图5-25可以看出:
(1)若烧瓶是干燥的,由B口进气收集的气体必然为密度比空气大的气体。
这是因为只有密度比空气大的气体如Cl2,HCl,H2S,SO2等,当由B口进气后,才能在烧瓶底部逐渐积聚,产生的压强将瓶内的空气由A口排出,直至所收集的气体充满整个烧瓶。
(2)若烧瓶充满水,则应为能够采用排水集气法收集的气体,装置应与“排水量气”装置相同,遵循“短进长出”的原则。
此时由A口通入像H2,CH4,NO等极难溶于水的气体,气体产生的压强将烧瓶中的水由B口排出,当烧瓶中的水排尽后,即说明烧瓶内已充满所收集的气体。
(3)若烧瓶是干燥的,由A口进气可收集的气体应为密度比空气小的气体。
这是因为只有密度比空气小的气体如H2、CH4、NH3等,当由A口进气后,才能在烧瓶最上方逐渐积聚,产生的压强将瓶内空气由B口排出,直至所收集的气体充满整个烧瓶。
(4)浓硫酸为强氧化性的酸性干燥剂,其干燥气体的范围为非还原性的中性及酸性气体。
进行干燥时,气体的流向应遵循“长进短出”的原则,所以除NH3(为碱性气体)、H2S(为还原性气体,易被浓硫酸氧化)外,其余气体均可由浓硫酸干燥。
综上所述,本题的正确答案:
(1)②④⑦⑧;
(2)①③⑥,A;
(3)①③⑤;
(4)①②③④⑥⑧,B。
【例5】实验室制备硝基苯的主要步骤如下:
①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸,加入反应器中。
②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振荡,混合均匀。
③在50℃~60℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混合酸后,粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤。
⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯。
填写下列空白:
(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时,操作注意事项是____。
(2)步骤③中,为了使反应在50℃~60℃下进行,常用的方法是____。
(3)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是____。
(4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是____。
(5)纯硝基苯是无色,密度比水____(填小或大),具有____气味的油状液体。
实验室制硝基苯,是中学教材中的实验(为演示实验和学生选做实验),其中混合酸的配制、水浴加热、分液漏斗的使用、洗涤等均为基本实验操作。
此题虽然难度不大,但由于考题中对硝基苯的整个制备过程中每一关键环节均涉及到,考查的内容非常细,实实在在地综合考查了考生的实验能力、观察能力和思维能力。
并通过对此实验题的考查,达到了区分认真完成教学大纲中规定实验的考生与未认真完成(或未完成)教学大纲中规定实验的考生这一目的。
(1)先将浓硝酸注入容器中,再慢慢注入浓硫酸,并及时搅拌和冷却。
(注:
浓硝酸和浓硫酸的加入次序写错,不给分;
没回答“慢慢加入”扣1分;
没回答“及时搅拌”扣1分。
)
(2)将反应器放在50℃~60℃(或回答60℃)的水浴中加热。
只回答“在水浴中加热”,没回答50℃~60℃或60℃扣1分;
回答“用酒精灯”直接加热,或只回答“加热”的不给分。
(3)分液漏斗。
(4)除去粗产品中残留的酸(或回答:
除去残留的硝酸、硫酸)。
(4)大,苦杏仁。
【例6】某溶液含有较多的Na2SO4和少量的Fe2(SO4)3,若用该溶液制取芒硝,可供选择的操作有:
①加适量H2SO4溶液,②加金属钠,③结晶,④加过量NaOH溶液,⑤加强热脱结晶水,⑥过滤。
正确的操作步骤是____。
A.②⑥③ B.④⑥①③
C.④⑥③⑤ D.②⑥①③⑤
欲用该溶液制取芒硝(Na2SO4·
10H2O),首先要除去其中的杂质离子Fe3+,根据化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须”可设计出正确的操作步骤为:
第一步,加入过量NaOH溶液,使其中的Fe3+完全以Fe(OH)3沉淀的形式从溶液中析出,(此时溶液中引入了OH-杂质离子);
第二步,过滤除去Fe(OH)3沉淀;
第三步,加入适量H2SO4溶液,目的是调节溶液的pH值,除去OH-离子;
最后通过蒸发、浓缩、结晶制得Na2SO4·
10H2O。
在这里应指出两点:
①除Fe3+的试剂不宜用金属钠,这是因为金属钠价格较昂贵,使用Na既不经济又不便于操作;
②最后一步是结晶,不能加强热,否则脱结晶水无法制取芒硝。
【例7】在下表中,欲用一种试剂Z来检验盐溶液中的离子X,在同时有离子Y存在时,此检验仍可以判别的是____。
欲用一种试剂Z来检验某盐溶液中的离子X,要考虑到同时存在的杂质离子(离子Y)的干扰。
若离子X和试剂Z反应且有特征现象产生,而离子Y不与试剂Z反应,则此检验仍可以判别;
反之,若离子X和Y均能与试剂Z反应,且产生相似的实验现象(如产生沉淀的颜色相同等),则此检验无法判别。
对于A项,由于Al3+,Mg2+均能与NH3·
H2O反应,分别产生白色的Al(OH)3,Mg(OH)2沉淀:
Al3++3NH3·
H2O====Al(OH)3↓(白)+3NH4+,Mg2++2NH3·
H2O====Mg(OH)2↓(白)+2NH4+,故当同时有Mg2+存在时,无法用试剂NH3·
H2O对Al3+进行检验。
验。
能大量共存(即:
不反应),故当有Mg2+存在时,仍可用试剂Na2SO4溶液对Ba2+进行检验。
同理,对于D项,当有Cl-同时存在时,仍可用试剂Ba(NO3)2
而Cl-和Ba2+能大量共存。
故本题的正确答案为C,D。
【例8】只用胶头滴管和试管,不用其它试剂就可以区别的下列溶液(浓度均为0.1mol·
L-1)是____。
A.CaCl2和Na2CO3
B.稀H2SO4和Na2CO3
C.Ba(OH)2和NaHCO3
D.NaAlO2和盐酸
对于两种物质之间的相互鉴别,通常采用“互滴法”实验操作。
即:
将一定浓度的甲(或乙)溶液逐滴加入一定体积、一定浓度的乙(或甲)溶液中,直至过量,分别记录两次滴加过程中产生的现象。
若相互滴加(所加顺序相反)的过程中产生的实验现象不同,则这一对物质即可相互鉴别。
现将B,D两组物质相互鉴别情况列表介绍如下:
而对于A组溶液,相互滴加的过程中产生的现象均为:
立即产生白色沉淀,有关反应的离子方程式为:
Ca2++CO32-===CaCO3↓(白)。
C组溶液,相互滴加过程中产生的现象亦均为:
立即产生白色沉淀。
但不同的是①将Ba(OH)2溶液逐滴加入到NaHCO3溶液中,反应的离子方程式为:
Ba2++2OH-+2HCO3-====BaCO3↓+CO32-+2H2O;
②而将NaHCO3溶液逐滴加入到Ba(OH)2溶液中,反应的离子方程式为:
Ba2++OH-+HCO3-====BaCO3↓+2H2O。
【例9】下列各组溶液,不用任何其它试剂就能鉴别的是____。
A.Na2SO4、H2SO4、AlCl3、BaCl2
B.HCl、NaOH、K2SO4、Na2SO4
C.NaAlO2、KHCO3、NaCl、NaHSO4
D.NaOH、FeCl3、MgCl2、K2SO4
根据本单元“知识体系”中所述的不用任何试剂鉴别多种物质的解题思路和方法,首先可根据“特征连锁法”判断D项符合题给要求。
这是因为该组中的FeCl3溶液呈棕黄色,其它溶液的颜色为无色,故首先鉴别出FeCl3溶液。
然后用FeCl3溶液分别与其它三种溶液反应,能产生红褐色沉淀的对应溶液为NaOH溶液;
而MgCl2溶液、K2SO4溶液与FeCl3溶液不发生反应。
最后用NaOH溶液来鉴别出MgCl2溶液(产生白色沉淀)和K2SO4溶液(无现象),整个检验过程中发生反应的离子方程式为:
Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓(红褐),Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓(白)。
其余三组中的各溶液,由于都是无色溶液,无法从外观上加以区别,一般均采用“两两混合法”(即:
简明列表法),将每组内的四种溶液分别标号,用每种溶液分别与其它三种溶液混合,观察并记录现象,将试剂间可能发生的反应现象列表,并将记录的现象与表中现象相对照,即可得出结论,经分析C项符合题给条件(见下表)。
有关反应的离子方程式如下:
AlO2-HCO3-+H2O====Al(OH)3↓+CO32-
HCO3-+H+====H2O+CO2↑或:
HCO3-+HSO4-====H2O+SO42-+CO2↑
AlO2-+H++H2O====Al(OH)3↓或:
AlO2-+HSO4-+H2O====Al(OH)3↓+SO42-
Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O或:
Al(OH)3+3HSO4-Al3++3SO42-+3H2O
综上所述,本题的正确答案为C,D。
【例10】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为__________。
与电源负极相连的电极附近,溶液pH值______(选填:
不变、升高或下降)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。
精制过程发生反应的离子方程式为________。
(3)如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是_______(多选扣分)。
a.Ba(OH)2
b.Ba(NO3)2
c.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为____(多选扣分)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过____、冷却、____(填写操作名称)除去NaCl。
(6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;
采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为____。
本题的特点是:
在题干中给考生提供背景信息材料——氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图,考查考生综合运用相关基础知识和基本技能的能力。
其中涉及有:
电解原理的应用、物质的分离和提纯、正确书写化学方程式和离子方程式等方面的知识,思考容量较大。
该题虽是信息迁移题,但考查的内容都很基本,对于素质较好的考生来说,正确、完整解答该题并不困难。
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极为阳极,应为阴离子在该电极上放电,根据阴离子的放电顺序可知为Cl-放电生成Cl2。
而与负极相连的电极为阴极,应为阳离子在该电极上放电,根据阳离子的放电顺序可知应为H+放电生成H2。
由于H+在阴极上不断得到电子生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离成H+和OH-,H+又不断得到电子,结果溶液中[H+]逐渐降低,而[OH-]相对浓度逐渐增大(由水的离子积常数Kw也可推知),故阴极附近溶液的pH值将升高。
(2)结合工艺流程图,综合分析问题
(2)~(5)可知:
在粗盐的精制过程中,分别加入NaOH、Na2CO3和钡试剂,使其中的Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质离子以Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4沉淀形式从溶液中析出。
同时根据物质的分离和提纯的“四原则”和“三必须”可设计出有效而合理的操作顺序为:
第一步,加入足量的NaOH除去Mg2+(同时引入了OH-);
第二步,加入足量的钡试剂除去SO42-(同时引入了杂质离子SO42-)。
在这里须指出的是:
①第一、二操作步骤可以对调;
②使用的钡试剂只能为Ba(OH)2或BaCl2,而不能使用Ba(NO3)2,否则引入NO3-不易除去,致使电解后的溶液中含NaNO3,不符合题给要求。
第三步,加入足量的Na2CO3,除去Ba2+(同时又引入了杂质离子CO32-)。
而题干提供的除杂试剂仅三种,对应的提纯步骤亦仅三步,故CO32-未能予以除去。
笔者认为,较完整的步骤还应有除去CO32-的操作,即:
最后加入适量的盐酸,并加微热,调整电解液的pH为7(此步骤可同时除去OH-和CO32-)。
而脱盐工序,则是利用NaCl、NaOH在溶解度上的差异,通过蒸发、冷却、结晶(为分步结晶)使NaCl和NaOH得以分离,从而得到50%的NaOH溶液。
综上所述,本题的正确答案如下:
(1)2Cl--2e====Cl2↑,升高;
(2)Ca2++CO32-====CaCO3↓,Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;
(3)A,C;
(4)B,C;
(5)蒸发、过滤;
+H2↑+Cl2↑,Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O)。
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- 物质 制备 常见 分离 提纯 检验 例题 解析