题目内容
(14分)某校化学兴趣小组欲对食盐的用途进行探究,获得以下信息并对相关问题进行研究。
一、用途之一:作调味品。
食盐的主要成份是NaCl, 通过晾晒海水或煮盐井水、盐湖水等,可以蒸发除去水分得到粗盐.粗盐中含有难溶性杂质(泥沙等)和多种可溶性杂质(氯化镁、氯化钙等).
[提出问题]如何才能将粗盐中难溶性杂质和可溶性杂质(氯化镁、氯化钙)除去,从而获得较纯的食盐晶体?
[资料准备]
20℃时,一些物质的溶解度 | ||
| OH- | CO32- |
Na+ | 溶 | 溶 |
Ca2+ | 微 | 不 |
Mg2+ | 不 | 微 |
![](http://thumb.1010pic.com/pic5/tikupic/c7/d/jgcnt2.jpg)
[实验方案]某同学为了提纯粗盐,设计了如下实验方案并进行实验.
[交流与表达]
(1)实验操作X的名称是 ,该操作中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
(2)实验步骤③的主要目的是 (用化学方程式回答);判断氢氧化钠溶液已过量的方法是 。
(3)有同学认为原实验方案不完善,做出这种评价的依据是 。
二、用途之二:制备氯气。
工业上用电解饱和食盐水来制备氯气,可以得到多种化工产品,除氯气(Cl2)外,还生成密度最小的气体,向反应后的溶液中滴加无色酚酞试液,溶液变红,请写出发生反应的化学方程式 。
三、用途之三:工业制碱。
某厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品——纯碱(Na2CO3)和化肥NH4Cl。
【相关资料】
⑴ NH4Cl△NH3↑+HCl↑
⑵已知20℃时有关物质的溶解度如下(气体指1体积水中能溶解的气体体积)
物质 | NaCl | NaHCO3 | NH4Cl | NH3 | CO2 |
溶解度 | 36.0g | 9.6g | 37.2g | 710 | 0.9 |
【生产流程】如下
![](http://thumb.1010pic.com/pic5/tikupic/67/6/eyuvp.jpg)
【问题讨论】:
(1)反应③中得到纯碱的化学方程式为: 。
(2)检验气体C的方法 。
(3)在反应②中,先通 气体,目的是 。
【组成确定】
(1)称取一定质量的纯碱样品,经多次充分加热后,再称重,质量无变化;
(2)另取少量纯碱样品加入适量水,样品完全溶解,向该溶液中加入过量稀HNO3,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀。由上述实验可确定纯碱样品含有杂质 (写化学式)。
【含量测定】
称取纯碱样品10.8g加入适量水,再加入过量CaCl2溶液,搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0g,请通过计算判断此纯碱样品的纯度为 。(保留一位小数)
【总结反思】
某同学认为,在上述纯碱含量测定中,将CaCl2溶液改为BaCl2溶液,测定误差会减小,其理由是 。
一、(1)过滤 ; 漏斗 ;(2)MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl ; 不再继续产生沉淀;
(3)在除去MgCl2和CaCl2的同时,又引入了新的杂质NaOH和Na2CO3(或在除去Ca2+和Mg2+的同时又引入了新的杂质离子OH—和CO32—);二、2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑; 三、NH3+ CO2+NaCl+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl;(1)2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑ ;(2)将气体C通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊;(3)NH3 ; 增大产量(其它意思相近的表述,也可得分,如增大CO2的溶解量) NaCl ;98.1%; 等质量的碳酸钠与BaCl2反应产生的沉淀质量大,称量时的(相对)误差小(1分,其他意思相近的表述,也可得分)
解析试题分析:一、(1)经实验操作X得到沉淀和溶液,是将不溶性物质与液体分开,是过滤操作;该操作中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗(制作过滤器);(2)依据粗盐成分及资料准备可知,氢氧化镁不溶于水,故实验步骤③的主要目的是除去氯化镁:氯化镁与氢氧化钠发生复分解反应,生成氢氧化镁沉淀和氯化钠;判断氢氧化钠溶液已过量的方法是向溶液A中继续加入氢氧化钠,不再产生沉淀;(3)因为在除去MgCl2和CaCl2的同时,加入了过量的NaOH和Na2CO3,又引入了新杂质;
二、依据题意和质量守恒定律可得:电解饱和食盐水时,生成氯气、氢气(密度最小的气体)和氢氧化钠(向反应后的溶液中滴加无色酚酞试液,溶液变红,则溶液显碱性),故反应物有氯化钠和水,反应条件为通电;
三、依据题意和质量守恒定律(化学变化前后元素种类不变)可得:反应物为NH3、 CO2、NaCl、H2O,生成物为NaHCO3和NH4Cl,使溶解度小的表现为沉淀,使复分解反应能够发生;
【问题讨论】(1)反应③中得到纯碱的反应为:NaHCO3受热分解得到碳酸钠、水、二氧化碳;(2)气体C为二氧化碳检验方法为:通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊;(3)在反应②中,先通氨气,目的是使溶液显碱性,吸收更多的二氧化碳,增加产量;
【组成确定】(2)加入过量稀HNO3,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀,说明溶液中含有氯离子,可确定纯碱样品含有杂质NaCl;
【含量测定】纯碱样品10.8g与过量CaCl2溶液完全反应,已知沉淀为10.0g,由Na2CO3与CaCl2生成碳酸钙沉淀和氯化钠化学方程式即可计算出纯碱样品中Na2CO3的质量,进而求得其纯度.
【总结反思】
在纯碱含量测定中,若将CaCl2溶液改为BaCl2溶液,等质量的碳酸钠与BaCl2反应产生的沉淀质量大,称量时的(相对)误差小(1分,其他意思相近的表述,也可得分)
考点:海水制碱;化学方程式计算;化学方程式的书写;离子的检验
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(6分)为了探究复分解反应的实质,某兴趣小组同学对H2SO4与Ba(NO3)2的反应进行如下实验探究。
【提出问题】物质发生复分解反应时,是不是所有的离子都参加了反应。
【设计实验】
实验步骤 | 实验操作 | 实验现象 |
第一步 | 取一支洁净的试管,向其中加入一定量的稀硫酸溶液,再慢慢滴加Ba(NO3)2溶液至恰好完全反应。 | |
第二步 | 在上述反应后的试管中再滴加3滴紫色石蕊试液。 | 试管中溶液由无色变成红色 |
【查阅资料】盐与酸和碱一样,溶于水之后也会发生解离成组成它的离子,如:Ba(NO3)2在水中会解离出Ba2+和NO3-。
【实验结论】(2)上述反应的实质是 和 (填离子符号)之间发生的反应。
【应用结论】(3)碳酸钾和澄清石灰水反应的实质是 和 (填离子符号)之间发生的反应,反应后的溶液中还存在大量的 离子,向反应后的溶液中滴加无色酚酞,溶液将变成 色。
(22分)著名侯氏制碱法的重要反应之一:NH3 +CO2 +H2O+NaCl ="=" NaHCO3 +NH4Cl。在生产中,NaHCO3易结晶析出,经过滤得到NaHCO3晶体和滤液。某化学兴趣小组欲探究所得滤液中溶质的成分,及制得的纯碱样品中Na2CO3的质量分数,请你参与他们的探究活动。
【查阅资料】Ⅰ.碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应。
Ⅱ.2NaHCO3 △ Na2CO3 +CO2↑+H2O; NH4Cl △ NH3↑+HCl↑。
Ⅲ.NaCl溶液与AgNO3溶液反应产生不溶于稀HNO3的白色沉淀。
【探究实验1】滤液中含有的溶质是什么?
【作出猜想】猜想1:NH4Cl 猜想2:NaHCO3 猜想3:NaCl
猜想4:……
【交流与讨论】(1)化学兴趣小组认为溶质含有NaCl,理由是 。
(2)化学兴趣小组经过讨论,认为猜想4可能是 。
【实验推断】
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论及分析 |
①取少量滤液于试管中,滴加足量的NaOH浓溶液后加热,并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口。 | | 滤液中含有NH4Cl,有关化学方程式: NaOH + NH4Cl =" NaCl" + NH3↑+ H2O |
②另取少量滤液于试管中,滴加稀盐酸。 | 产生无色 无味气体。 | 滤液中含有 ,有关化学方程式: 。 |
③另取少量滤液蒸干后充分灼烧,取灼烧后的残余固体溶于水,滴加稀HNO3,再滴加AgNO3溶液。 | 产生白色沉淀。 | 滤液中含有 ,滤液蒸干后充分灼烧的目的是 。 |
(1)样品与氯化钙溶液的反应实验(杂质不与氯化钙溶液反应):
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
取一定量纯碱样品配成溶液后,滴加过量的CaCl2溶液。 | 产生白色沉淀。 | 反应的化学方程式: 。 |
(3)应后的混合物进行过滤,把获得的沉淀物进行洗涤、干燥、称量。利用沉淀物质量计算Na2CO3 的质量分数为96%。如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于96%,这是因为 。
(10分)二十一世纪是海洋开发与利用的世纪,某市规划确立了“蓝色经济”发展战略,海洋化学资源的综合利用将是重点发展领域之一。以下是某研究性学习小组在探究海水综合利用中遇到的问题,请你参与探究:
问题一、海水制镁过程中如何富集镁离子?
甲、乙、丙三位同学各自提出自己的设想:
甲:直接往海水中加入石灰乳。
乙:高温加热蒸发海水后,加入石灰乳。
丙:向晒盐后的卤水中,加入石灰乳。
通过分析比较,你认为___________的设想最为经济合理(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
问题二、粗盐提纯过程中如何除去可溶性杂质?
【查阅资料】
粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等可溶性杂质。
【设计实验】
提纯时,先向粗盐水中加过量的氢氧化钡溶液,目的是_____①________;再加过量的____②______,除尽杂质阳离子;滤去沉淀,向滤液中加入__③_____,将溶液的pH调为7,即得到精盐水。
问题三、海水“制碱” 的产物成分是什么?
同学们从某企业取回少量碳酸氢钠受热完全分解后的固体样品,为确定其成分,进行
了如下探究:
【提出猜想】
甲的猜想:样品中只含有碳酸钠;
乙的猜想:样品中只含有氢氧化钠;
丙的猜想:样品中含有碳酸钠和氢氧化钠。
他们做出上述三种猜想的科学依据是________________________________。
【实验、记录与分析】
步骤 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
1 | 取少量样品于试管中,加水完全 溶解,再加入________________ | _____________________ | 乙的猜想 不成立 |
2 | 取步骤1反应后的溶液于试管中 ___________________________ | 无明显现象 | 只有甲的 猜想成立 |
海水“制碱”的最终固体产物是碳酸钠。
【数据分析】
在取回的样品中加入200g7.3%的稀盐酸,恰好完全反应,请计算同学们带回了多少克固体样品?(要求有解题过程)
如图所示,某兴趣小组在进行酸碱中和反应的实验探究时,向烧杯中氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸一会儿后,发现忘记滴加指示剂,甲同学从烧杯中取少量反应后的溶液于一支试管中,并向试管中滴加几滴无色酚酞试液,振荡,观察到酚酞试液不变色。
请写出该中和反应方程式: 。
(1)猜想与假设:
猜想一:甲同学:“两种物质已恰好完全中和,溶液呈中性”;
猜想二:乙同学:“反应后氢氧化钠过量,溶液呈碱性”;
猜想三:丙同学: 。
甲、丙两位同学经过讨论后觉得乙同学的猜想不正确,两位同学的理由是: 。
(2)设计并进行实验:
①为了验证自己的猜想,甲同学设计了以下实验方案:
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量反应后的溶液滴在干燥的pH试纸上,观察颜色变化并与标准比色卡对比。 | pH (填“>”、“=”或“<”)7 | 猜想一不成立 |
②请你设计另一个实验(与甲同学方案不同)方案,验证丙同学的猜想,并填写下表:
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
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(3)拓展探究:你还能设计不同的实验方案来验证丙同学的猜想吗?
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
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