物質(zhì)的制備及常見物質(zhì)的分離

1、物質(zhì)的制備及常見物質(zhì)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?！纠?】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(NO3)2+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-

3、24裝置中，燒瓶中充滿干燥的氣體a，將滴管中的b液體擠入燒瓶內(nèi)，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

4、+2NaOH=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(jù)NH3的性質(zhì)特點，顯然符合題意(NH3+HCl=NH4Cl)。所以本題的正確答案為B，D。【例4】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(nèi)裝入濃硫酸進行氣體干燥，則可用此裝置干燥的氣體有_，這

5、時氣體由_口進入。分析與解答本題考查的內(nèi)容是基礎內(nèi)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(lián)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(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)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

6、為能夠采用排水集氣法收集的氣體，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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)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

7、(為堿性氣體)、H2S(為還原性氣體，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?！纠?】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(jié)束。除去混合酸后，粗產(chǎn)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

8、_。(3)步驟中洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是_。(4)步驟中粗產(chǎn)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(guān)鍵環(huán)節(jié)均涉及到，考查的內(nèi)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

9、硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻。(注：濃硝酸和濃硫酸的加入次序?qū)戝e，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(chǎn)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(SO4)3，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(jié)晶，加過量NaOH溶液，加強熱脫結(jié)晶水，過濾。正確的操

10、作步驟是_。A BC D分析與解答欲用該溶液制取芒硝(Na2SO4·10H2O)，首先要除去其中的雜質(zhì)離子Fe3+，根據(jù)化學方法提純和分離物質(zhì)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(OH)3沉淀的形式從溶液中析出，(此時溶液中引入了OH-雜質(zhì)離子)；第二步，過濾除去Fe(OH)3沉淀；第三步，加入適量 H2SO4溶液，目的是調(diào)節(jié)溶液的pH值，除去OH-離子；最后通過蒸發(fā)、濃縮、結(jié)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(jīng)濟又不便于

11、操作；最后一步是結(jié)晶，不能加強熱，否則脫結(jié)晶水無法制取芒硝。故本題的正確答案為B?！纠?】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(zhì)離子(離子Y)的干擾。若離子X和試劑Z反應且有特征現(xiàn)象產(chǎn)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(chǎn)生相似的實驗現(xiàn)象(如產(chǎn)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(chǎn)生白色的Al(OH)3，Mg(OH)2沉淀：Al3+3NH3&#

12、183;H2O=Al(OH)3(白)+3NH4+，Mg2+2NH3·H2O=Mg(OH)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(NO3)2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(OH)2和N

13、aHCO3DNaAlO2和鹽酸分析與解答對于兩種物質(zhì)之間的相互鑒別，通常采用“互滴法”實驗操作。即：將一定濃度的甲(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(chǎn)生的現(xiàn)象。若相互滴加(所加順序相反)的過程中產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象不同，則這一對物質(zhì)即可相互鑒別?，F(xiàn)將B，D兩組物質(zhì)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(chǎn)生的現(xiàn)象均為：立即產(chǎn)生白色沉淀，有關(guān)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(chǎn)生的現(xiàn)象亦均為：立即產(chǎn)生白色沉淀。但不同的是將Ba(OH)2溶液逐滴加入到NaHCO3溶液中，反應的離子方

14、程式為：Ba2+2OH-+2HCO3-=BaCO3+CO32-+2H2O；而將 NaHCO3溶液逐滴加入到Ba(OH)2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(jù)本單元“知識體系”中所述的不用任何試劑鑒別多種物質(zhì)的解題思路和方法，首先可根據(jù)“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

15、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(chǎn)生紅褐色沉淀的對應溶液為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(chǎn)生白色沉淀)和K2SO4溶液(無現(xiàn)象)，整個檢驗過程中發(fā)生反應的離子方程式為：Fe3+3OH-=Fe(OH)3(紅褐)，Mg2+2OH-=Mg(OH)2(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(nèi)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(xiàn)象，將試劑

16、間可能發(fā)生的反應現(xiàn)象列表，并將記錄的現(xiàn)象與表中現(xiàn)象相對照，即可得出結(jié)論，經(jīng)分析C項符合題給條件(見下表)。有關(guān)反應的離子方程式如下：AlO2-HCO3-+H2O=Al(OH)3+CO32-HCO3-+H+=H2O+CO2或：HCO3-+HSO4-=H2O+SO42-+CO2AlO2-+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(jù)上圖，完成下列填空：(

17、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Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。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(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2(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N

18、aCl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食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)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(guān)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(zhì)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(nèi)容都很基本，對于素質(zhì)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(jù)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(jù)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(jié)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(shù)Kw也可推知)，故陰極附近溶液的pH值將升高。(2)結(jié)合工藝流程圖，綜合分析問題(2)(5)可知：在粗鹽的精制過程中