题目内容
20.天津是美丽的海滨城市,依山傍水,海洋资源和石灰石资源丰富.以下是我市对海水资源的部分利用.(1)海水中含量最高的盐是NaCl(填写化学式),海水经过蒸发结晶可获得粗盐.
(2)粗盐中含有硫酸镁、氯化钙等可溶性杂质.再将粗盐溶于水,再进行如下操作:
①加过量的Na2CO3溶液;②加过量的Ba(OH)2溶液;③加适量的盐酸;④过滤;即可得到较纯净的氯化钠溶液,正确的操作顺序是②①④③.
(3)从晒盐后的卤水中提取重要金属镁.提取镁的步骤如图所示:
提取Mg的过程中,试剂A最好选用氢氧化钙(从我市有丰富的石灰石资源考虑填写物质名称),试剂B选用稀盐酸(填写名称).
(4)“氨碱法”制纯碱是向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,同时生成另一种副产物可以做氮肥.再加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱.写出上述反应的化学方程式:①NaCl+NH3+H20+C02=NaHCO3+NH4Cl; ②2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
分析 (1)根据海水的成分及获得粗盐的方法即可作答;
(2)根据混合溶液的提纯方法分析;
(3)根据硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀需要加入碱溶液,氢氧化镁沉淀难溶于水,能与酸反应进行分析解答;
(4)根据反应物、生成物、反应条件和质量守恒定律写出化学反应式.
解答 解:(1)海水中含量最多的化学物质是水,其次是氯化钠;从海水中提取盐最常用的方法是蒸发;
故答案为:氯化钠; 蒸发
(2)粗盐溶于水经过滤后得到的溶液中含有MgSO4、CaCl2、NaCl,先向混合溶液中加入足量的NaOH溶液,此时得到的混合物为:
Mg(OH)2沉淀、Na2SO4、Ca(OH)2沉淀、NaOH、NaCl,再向刚得到的混合中加入过量的BaCl2溶液,此时得到的混合物为:Mg(OH)2沉淀、BaSO4沉淀、Ca(OH)2沉淀、NaOH、NaCl、BaCl2,再向混合物中加入过量的Na2CO3溶液,得到的混合物为:Mg(OH)2沉淀、BaSO4沉淀、CaCO3沉淀、NaOH、BaCO3沉淀、NaCl、Na2CO3,此混合物经过滤后得到NaOH、NaCl的混合溶液,此时加入适量的盐酸,即可得到较纯净的氯化钠溶液.
(3)硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀需要加入碱溶液,我市有丰富的石灰石资源,锻烧石灰石可以得到氧化钙,而氧化钙溶于水可制得氢氧化钙溶液,所以A试剂应是氢氧化钙溶液;
氢氧化镁沉淀难溶于水,能与酸反应,则氢氧化镁沉淀转化为氯化镁,可选用氢氧化镁与稀盐酸反应,生成氯化镁和水,所以B试剂应是稀盐酸溶液;
(4)①反应物是氯化钠溶液、氨气、二氧化碳,生成物中析出碳酸氢钠晶体,该反应的化学方程式为:NaCl+NH3+H20+C02=NaHCO3+NH4Cl;
②根据加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱,可知反应物是碳酸氢钠,反应条件是加热,生成物中有纯碱,该反应的化学方程式为:2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
故答案为:(1)NaCl;蒸发;(2)②①④③;(3)氢氧化钙;稀盐酸;(4)①NaCl+NH3+H20+C02=NaHCO3+NH4Cl;②2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
点评 要想解答好这类题目,首先,要理解和熟记对海洋资源的合理开发与利用,以及与之相关的知识.然后,根据所给的问题情景结合所学的相关知识和技能,并细心地探究、推理后,按照题目要求进行认真地选择或解答即可.
| A. | 分子和原子都在不断运动,而离子是静止的 | |
| B. | 金刚石是由原子构成的,氧化镁是由离子构成的 | |
| C. | 同一元素的两种粒子,其原子核内质子数一定相同 | |
| D. | 当原子失去或者得到电子后,其性质发生了改变 |
【实验设计】将石蕊试液滴入稀硝酸中,预计石蕊试液由紫色变红色.
【实验验证】同学们按上述设计做了实验,却发现石蕊变色后一会儿即褪去,Zn片投入稀HNO3后,溶液中冒出气泡,产生无色气体A,在试管口气体A变成红棕色有刺激性气味的气体B.
【提出问题】(1)石蕊试液变色后为何会褪色?
(2)上述产生的无色气体是什么?硝酸具有哪些特性?
【查阅资料】看到如此异常的现象,在老师的指导下,同学们上网查到了下列资料:
(1)硝酸可与Zn、Cu等多种金属反应生成相应的硝酸盐,但不生成H2.
(2)氮元素某些气态物质的物理性质
| NH3 | N2 | NO | NO2 | |
| 顏色 | 无色 | 无色 | 无色 | 红棕色 |
| 溶解性 | 极易溶于水 | 不溶于水 | 不溶于水 | 可溶于水或硝酸 |
(1)小明同学认为石蕊变色后又褪色的原因是由于试管不干净,含有其他杂质造成的,要证明小明的观点,应进行的操作是取少量稀HNO3于干净的试管中,滴入石蕊试液.观察实验现象(或用干净的试管重复上述实验.
(2)大家一致认同了红棕色气体B是NO2,但对于无色气体A及变化的原因有不同的看法:
①小丽同学认为A是NH3,但遭到大家的一致反对,原因是NH3极易溶于水,大多数气体会溶解在稀HNO3中.且在常温下NH3不易被氧化成NO;
②小强同学认为A是N2,也遭到大家的一致反对,原因是N2的化学性质比较稳定,常温下,N2在空气中不能氧化成NO;
③经讨论,最终大家获得了A是NO的共识.NO遇氧变成NO2的化学方程式为2NO+O2=2NO2.
【实验探究】小红同学对硝酸能与Cu反应很感兴趣,便取了一小块铜片投入稀HNO3中,发现Cu溶解,也出现上述Zn与稀HNO3反应的类似现象,确证生成了NO,并在老师的帮助下,测出恰好反应的Cu和HNO3的质量比为8:21,由此获得了Cu与稀HNO3的反应方程式为3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O.
【交流与反思】根据探究结果,请你解释稀HCl跟铜不反应而稀HNO3却能跟铜反应的原因铜不与稀HCl发生置换反应,是因为铜的金属活动性弱于氢.而稀HNO3具有强的氧化性,能与Cu发生氧化还原反应,生成NO等.
(1)利用海洋中的贝壳及食盐可以制得纯碱,我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”.其模拟流程如下:
反应①的化学方程式为CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑,反应②的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑.
工业上用分离液态空气的方法制取氮气,属于物理(填“物理”或“化学”).
(2)金属镁广泛应用于生活、生产和国防工业.从海水中提取镁的过程如图所示.
在上述转化过程中,①处所发生的反应属于四种基本反应类型中的复分解反应,镁元素的化合价发生变化的是③反应(填写反应序号).
(3)海水中除了蕴含大量的钠元素和镁元素外,还含有大量的钾元素.运用溶解度表
| 温度/℃ | 10 | 30 | 50 | 60 | |
| 溶解度/g | NaCl | 35.8 | 36.3 | 37.0 | 37.3 |
| KNO3 | 20.9 | 45.8 | 85.5 | 110 | |
②60℃时,100g水中加入90g硝酸钾,充分溶解,所得溶液是不饱和(填“饱和”或“不饱和”)溶液.当60℃的该溶液降温到10℃时,析出晶体的质量为69.1g.
【提出问题】白色粉末成分的猜想和成因分析.
【做出猜想】①可能是CaCO3,原因是石灰水与空气中的CO2反应.
②可能是Ca(OH)2 ,原因是溶剂蒸发,石灰水中的溶质结晶析出.
③还可能是以上二者的混合物.
【实验探究】甲同学取白色粉末于试管中,加少量的水、震荡,发现试管底部有白色固体,于是他得出白色粉末是CaCO3的结论.乙同学认为甲同学的结论不严密,理由是Ca(OH)2微溶于水.
为了得出较严密的结论,他们进行了下表所示实验,请完成实验报告:
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| ①取上述试管中的上层清液,滴加1~2滴酚酞试夜 | 溶液呈红色 | 白色粉末中有氢氧化钙 |
| ②往上述试管残留的白色固体中加入加入稀盐酸 | 有气泡产生 | 白色粉末中含有CaCO3 |
| 实验方案 | 测溶液pH | 滴加Na2CO3溶液 | 滴加BaCl2溶液 |
| 实验操作 | |||
| 实验现象 | 试纸变色,比照比色卡,pH<7 | 有气泡产生 | 产生白色沉淀 |
| 实验结论 | 溶液中有H2SO4 | 溶液中有H2SO4 | 溶液中有H2SO4 |
【拓展反思】
通过上述实验的探究,同学们向实验员提出了保存、使用易变质溶液的下列建议,合理的是ab.
a.密封保存 b.使用前临时配制 c.禁止使用该试剂.
| A. | 将海水蒸馏制得纯净水 | |
| B. | 用氮气合成氨 | |
| C. | 用纯碱制得烧碱 | |
| D. | 在一定条件下,将石墨转化为金刚石 |