物質的制備及常見物質的分離、提純和檢驗●例題解析

1、物質的制備及常見物質的分離、提純和檢驗例題解析 【例1】按下述實驗方法制備氣體，合理而又實用的是_。A鋅粒與稀硝酸反應制備H2B向飽和氯化鈉溶液中滴加濃硫酸制備HClC亞硫酸鈉與濃硫酸反應制備SO2D大理石與濃硫酸反應制備CO2分析與解答本題主要考查常見氣體的實驗室制備原理。A不合理，由于稀硝酸具有強氧化性，兩者反應得不到H2；B不合理，由于HCl極易溶于水，不能用飽和NaCl溶液與濃H2SO4反應制備HCl，而應該用NaCl晶體與濃H2SO4反應制備HCl；D不合理，大理石與濃硫酸反應生成的微溶性的CaSO4包裹在大理石表面，阻礙反應的繼續(xù)進行。所以，合理而又實用的是C。【例2】如圖5-23

2、裝置可用于_。A加熱NaHCO3制CO2B用Cu與稀HNO3反應制NOC用NH4Cl與濃NaOH溶液反應制NH3D用NaCl與濃H2SO4反應制HCl分析與解答分析題干提供的圖示可知：氣體發(fā)生裝置為固液(不加熱型，氣體收集方法為排水集氣法。所以首先排除需加熱的A選項；而C，D兩選項中，反應條件亦均不能用排水集氣法收集，故予以排除。而B選項中，用Cu與稀HNO3作用制取NO發(fā)生的反應方程式為：3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+4H2O+2NO，從反應物的聚集狀態(tài)及反應條件來看，為固液(不加熱型，而且制備的氣體NO不溶于水，可用排水法收集，符合題意。故本題的正確答案為B?！纠?】如圖5-24裝

3、置中，燒瓶中充滿干燥的氣體a，將滴管中的b液體擠入燒瓶內，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈簧夾，燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿燒瓶，則a和b分別是_。分析與解答本題為信息遷移題，它將學生非常熟悉的NH3，HCl極易溶于水的“噴泉實驗”進行知識遷移，既要形成噴泉，又要液體充滿燒瓶，這實際上是要求考生從上述四個選項中選擇b溶液極易吸收a氣體且無其它氣體生成。對于A項，NO2易與H2O反應，但又生成不溶于水的NO，其反應方程式為：3NO2+H2O=2HNO3+NO，溶液不能充滿燒瓶。對于B項，CO2雖然常溫常壓下在水中的溶解度不大，但極易溶于4mol·L-1的NaOH溶液中：CO2+2N

4、aOH=Na2CO3+H2O，符合題給要求。對于C項，常溫下，Cl2在飽和NaCl溶液中溶解度很小，基本不能被吸收。對于D項，根據NH3的性質特點，顯然符合題意(NH3+HCl=NH4Cl。所以本題的正確答案為B，D?！纠?】利用圖5-25所示裝置收集以下8種氣體(圖中燒瓶的位置不得變化。H2 Cl2 CH4 HClNH3 NO H2S SO2(1若燒瓶是干燥的，則由B口進氣可收集的氣體有_(寫序號；(2若燒瓶充滿水，可收集的氣體有_，這時氣體由_口進入；(3若燒瓶是干燥的，則由A口進氣，可收集的氣體有_；(4若在燒瓶內裝入濃硫酸進行氣體干燥，則可用此裝置干燥的氣體有_，這時氣體由_口進入。分

5、析與解答本題考查的內容是基礎內容，但綜合思考性較強。其立意在于考查學生對常見實驗裝置圖的識別、分析能力；運用正確的化學實驗基本操作等知識，通過思維的聯想、遷移和重組，解決具體問題的能力。就本題而言，要求學生在平時學習中，不僅要牢記常見氣體的發(fā)生、干燥和收集的操作方法，而且要特別注意掌握其規(guī)律性。由圖5-25可以看出：(1若燒瓶是干燥的，由B口進氣收集的氣體必然為密度比空氣大的氣體。這是因為只有密度比空氣大的氣體如Cl2，HCl，H2S，SO2等，當由B口進氣后，才能在燒瓶底部逐漸積聚，產生的壓強將瓶內的空氣由A口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(2若燒瓶充滿水，則應為能夠采用排水集氣法收集

6、的氣體，裝置應與“排水量氣”裝置相同，遵循“短進長出”的原則。此時由 A口通入像H2，CH4，NO等極難溶于水的氣體，氣體產生的壓強將燒瓶中的水由B口排出，當燒瓶中的水排盡后，即說明燒瓶內已充滿所收集的氣體。(3若燒瓶是干燥的，由A口進氣可收集的氣體應為密度比空氣小的氣體。這是因為只有密度比空氣小的氣體如H2、CH4、NH3等，當由A口進氣后，才能在燒瓶最上方逐漸積聚，產生的壓強將瓶內空氣由B口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(4濃硫酸為強氧化性的酸性干燥劑，其干燥氣體的范圍為非還原性的中性及酸性氣體。進行干燥時，氣體的流向應遵循“長進短出”的原則，所以除NH3(為堿性氣體、H2S(為還原

7、性氣體，易被濃硫酸氧化外，其余氣體均可由濃硫酸干燥。綜上所述，本題的正確答案：(1；(2，A；(3；(4，B。【例5】實驗室制備硝基苯的主要步驟如下：配制一定比例的濃硫酸與濃硝酸的混合酸，加入反應器中。向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振蕩，混合均勻。在5060下發(fā)生反應，直至反應結束。除去混合酸后，粗產品依次用蒸餾水和5 NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌。將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進行蒸餾，得到純硝基苯。填寫下列空白：(1配制一定比例濃硫酸與濃硝酸混合酸時，操作注意事項是_。(2步驟中，為了使反應在 5060下進行，常用的方法是_。(3步驟中洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器

8、是_。(4步驟中粗產品用5 NaOH溶液洗滌的目的是_。(5純硝基苯是無色，密度比水_(填小或大，具有_氣味的油狀液體。分析與解答實驗室制硝基苯，是中學教材中的實驗(為演示實驗和學生選做實驗，其中混合酸的配制、水浴加熱、分液漏斗的使用、洗滌等均為基本實驗操作。此題雖然難度不大，但由于考題中對硝基苯的整個制備過程中每一關鍵環(huán)節(jié)均涉及到，考查的內容非常細，實實在在地綜合考查了考生的實驗能力、觀察能力和思維能力。并通過對此實驗題的考查，達到了區(qū)分認真完成教學大綱中規(guī)定實驗的考生與未認真完成(或未完成教學大綱中規(guī)定實驗的考生這一目的。(1先將濃硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻。(注：

9、濃硝酸和濃硫酸的加入次序寫錯，不給分；沒回答“慢慢加入”扣1分；沒回答“及時攪拌”扣1分。(2將反應器放在5060(或回答60的水浴中加熱。(注：只回答“在水浴中加熱”，沒回答5060或60扣1分；回答“用酒精燈”直接加熱，或只回答“加熱”的不給分。(3分液漏斗。(4除去粗產品中殘留的酸(或回答：除去殘留的硝酸、硫酸。(4大，苦杏仁?！纠?】某溶液含有較多的Na2SO4和少量的Fe2(SO43，若用該溶液制取芒硝，可供選擇的操作有：加適量H2SO4溶液，加金屬鈉，結晶，加過量NaOH溶液，加強熱脫結晶水，過濾。正確的操作步驟是_。A BC D分析與解答欲用該溶液制取芒硝(Na2SO4·

10、;10H2O，首先要除去其中的雜質離子Fe3+，根據化學方法提純和分離物質的“四原則”和“三必須”可設計出正確的操作步驟為：第一步，加入過量NaOH溶液，使其中的Fe3+完全以Fe(OH3沉淀的形式從溶液中析出，(此時溶液中引入了OH-雜質離子；第二步，過濾除去Fe(OH3沉淀；第三步，加入適量 H2SO4溶液，目的是調節(jié)溶液的pH值，除去OH-離子；最后通過蒸發(fā)、濃縮、結晶制得Na2SO4·10H2O。在這里應指出兩點：除Fe3+的試劑不宜用金屬鈉，這是因為金屬鈉價格較昂貴，使用Na既不經濟又不便于操作；最后一步是結晶，不能加強熱，否則脫結晶水無法制取芒硝。故本題的正確答案為B。【

11、例7】在下表中，欲用一種試劑Z來檢驗鹽溶液中的離子X，在同時有離子Y存在時，此檢驗仍可以判別的是_。分析與解答欲用一種試劑Z來檢驗某鹽溶液中的離子X，要考慮到同時存在的雜質離子(離子Y的干擾。若離子X和試劑Z反應且有特征現象產生，而離子Y不與試劑Z反應，則此檢驗仍可以判別；反之，若離子X和Y均能與試劑Z反應，且產生相似的實驗現象(如產生沉淀的顏色相同等，則此檢驗無法判別。對于A項，由于Al3+，Mg2+均能與NH3·H2O反應，分別產生白色的Al(OH3，Mg(OH2沉淀：Al3+3NH3·H2O=Al(OH3(白+3NH4+，Mg2+2NH3·H2O=Mg(OH

12、2(白+2NH4+，故當同時有Mg2+存在時，無法用試劑NH3·H2O對Al3+進行檢驗。驗。能大量共存(即：不反應，故當有Mg2+存在時，仍可用試劑Na2SO4溶液對Ba2+進行檢驗。同理，對于D項，當有Cl-同時存在時，仍可用試劑Ba(NO32而Cl-和Ba2+能大量共存。故本題的正確答案為C，D?！纠?】只用膠頭滴管和試管，不用其它試劑就可以區(qū)別的下列溶液(濃度均為0.1mol·L-1是_。ACaCl2和Na2CO3B稀H2SO4和Na2CO3CBa(OH2和NaHCO3DNaAlO2和鹽酸分析與解答對于兩種物質之間的相互鑒別，通常采用“互滴法”實驗操作。即：將一定濃

13、度的甲(或乙溶液逐滴加入一定體積、一定濃度的乙(或甲溶液中，直至過量，分別記錄兩次滴加過程中產生的現象。若相互滴加(所加順序相反的過程中產生的實驗現象不同，則這一對物質即可相互鑒別。現將B，D兩組物質相互鑒別情況列表介紹如下：而對于A組溶液，相互滴加的過程中產生的現象均為：立即產生白色沉淀，有關反應的離子方程式為：Ca2+CO32-=CaCO3(白。C組溶液，相互滴加過程中產生的現象亦均為：立即產生白色沉淀。但不同的是將Ba(OH2溶液逐滴加入到NaHCO3溶液中，反應的離子方程式為：Ba2+2OH-+2HCO3-=BaCO3+CO32-+2H2O；而將 NaHCO3溶液逐滴加入到Ba(OH2

14、溶液中，反應的離子方程式為：Ba2+OH-+HCO3-=BaCO3+2H2O?！纠?】下列各組溶液，不用任何其它試劑就能鑒別的是_。ANa2SO4、H2SO4、AlCl3、BaCl2BHCl、NaOH、K2SO4、Na2SO4CNaAlO2、KHCO3、NaCl、NaHSO4DNaOH、FeCl3、MgCl2、K2SO4分析與解答根據本單元“知識體系”中所述的不用任何試劑鑒別多種物質的解題思路和方法，首先可根據“特征連鎖法”判斷D項符合題給要求。這是因為該組中的FeCl3溶液呈棕黃色，其它溶液的顏色為無色，故首先鑒別出FeCl3溶液。然后用FeCl3 溶液分別與其它三種溶液反應，能產生紅褐色沉

15、淀的對應溶液為NaOH溶液；而MgCl2溶液、K2SO4溶液與FeCl3溶液不發(fā)生反應。最后用NaOH溶液來鑒別出MgCl2溶液(產生白色沉淀和K2SO4溶液(無現象，整個檢驗過程中發(fā)生反應的離子方程式為：Fe3+3OH-=Fe(OH3(紅褐，Mg2+2OH-=Mg(OH2(白。其余三組中的各溶液，由于都是無色溶液，無法從外觀上加以區(qū)別，一般均采用“兩兩混合法”(即：簡明列表法，將每組內的四種溶液分別標號，用每種溶液分別與其它三種溶液混合，觀察并記錄現象，將試劑間可能發(fā)生的反應現象列表，并將記錄的現象與表中現象相對照，即可得出結論，經分析C項符合題給條件(見下表。有關反應的離子方程式如下：Al

16、O2-HCO3-+H2O=Al(OH3+CO32-HCO3-+H+=H2O+CO2或：HCO3-+HSO4-=H2O+SO42-+CO2AlO2-+H+H2O=Al(OH3或：AlO2-+HSO4-+H2O=Al(OH3+SO42-Al(OH3+3H+=Al3+3H2O或：Al(OH3+3HSO4-Al3+3SO42-+3H2O綜上所述，本題的正確答案為C，D?！纠?0】氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：依據上圖，完成下列填空：(1在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應的化學方程式為_。與電源負極相連的電極附近，溶液pH值_(選填：不變、升高或下降。(2工業(yè)食鹽含C

17、a2+、Mg2+等雜質。精制過程發(fā)生反應的離子方程式為_。(3如果粗鹽中SO42-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42-，該鋇試劑可以是_(多選扣分。aBa(OH2bBa(NO32cBaCl2(4為有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入試劑的合理順序為_(多選扣分。a先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑b先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3c先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3(5脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過_、冷卻、_(填寫操作名稱除去NaCl。(6在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應；采用無隔膜電解冷的

18、食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產物僅是NaClO和H2，相應的化學方程式為_。分析與解答本題的特點是：在題干中給考生提供背景信息材料氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖，考查考生綜合運用相關基礎知識和基本技能的能力。其中涉及有：電解原理的應用、物質的分離和提純、正確書寫化學方程式和離子方程式等方面的知識，思考容量較大。該題雖是信息遷移題，但考查的內容都很基本，對于素質較好的考生來說，正確、完整解答該題并不困難。(1在電解過程中，與電源正極相連的電極為陽極，應為陰離子在該電極上放電，根據陰離子的放電順序可知為Cl-放電生成Cl2。而與負極相連的電極為陰極，應為陽離子在該電極上放電，根據陽離子的放電順序可知應為H+放電生成H2。由于H+在陰極上不斷得到電子生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續(xù)電離成H+和OH-，H+又不斷得到電子，結果溶液中H+逐漸降低，而OH-相對濃度逐漸增大(由水的離子積常數Kw也可推知，故陰極附近溶液的pH值將升高。(2結合工藝流程圖，綜合分析問題(2(5可知：在粗鹽的