- 物质的分离和提纯
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(8分)测定硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)里结晶水的含量,实验步骤为:①研磨 ②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量 ③加热 ④冷却 ⑤称量⑥重复③至⑤的操作,直到连续两次称量的质量差不超过0.1 g为止 ⑦根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的含量。
请回答下列问题:
(1)现有坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒、干燥器、药匙、硫酸铜晶体样品等实验用品,进行该实验时,缺少的实验用品是
____________________________________________。
(2)该实验中哪一步骤需要使用干燥器?使用干燥器的目的是什么?答:
____________________________________________。
(3)实验步骤⑥的目的是________________________________________________________。
(4)若操作正确而实验测得的硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低,其原因可能有(填入选项的编号):_______________________。
正确答案
(1)研钵、托盘天平、酒精灯(答与不答火柴、不给分也不扣分) (2)④;冷却、防止吸水 (3)检验样品中的结晶水是否已经全部除去 (4)AC
此题来源于高中化学教材中的一个学生实验。通过此实验考查了学生的基本实验素质,同时也考查了学生的综合分析和推理能力以及文字表达能力。
此题的设计正符合高考的要求“来源于教材但不拘泥于教材”。这就要求考生平时对课本中的各个实验有一定的认识与掌握。
【10分】取少量Fe2O3粉末(红棕色)加入适量盐酸,所发生反应的化学方程式为___________,
反应后得到的FeCl3溶液呈棕黄色。用此溶液进行以下实验:
(1)取少量溶液置于试管中,滴入NaOH溶液,可观察到有红褐色沉淀生成,反应的化学方程式为__________________,此反应属于_________反应。
(2)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈_________色,即可制得Fe(OH)3胶体。
(3)取另一小烧杯也加入20 mL蒸馏水后,向烧杯中加入1 mL FeCl3溶液,振荡均匀后,将此烧杯(编号甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(编号乙)一起放置暗处:分别用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到_________烧杯中的液体会产生丁达尔效应。这个实验可用来区别_________。
(4)取乙烧杯中少量Fe(OH)3胶体置于试管中,向试管中滴加一定量稀盐酸,边滴边振荡,可看到溶液红褐色逐渐变浅,最终又得到黄色的FeCl3溶液,发生此变化的化学方程式为____
_________________________,此反应也属于________________反应。
正确答案
Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O
(1)FeCl3+3NaOH====Fe(OH)3↓+3NaCl 复分解
(2)红褐 (3)乙 胶体和溶液
(4)Fe(OH)3+3HCl====FeCl3+3H2O复分解
本题考查Fe(OH)3胶体的制备及性质。
Fe2O3粉末(红棕色)加入适量盐酸,反应的化学方程式为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
(1) 在FeCl3溶液滴入NaOH溶液,反应的化学方程式为:FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
此反应属于复分解反应
(2) 溶液呈红褐色,这是Fe(OH)3胶体的颜色
(3) 可以看到乙烧杯中的液体会产生丁达尔效应,这个实验可用来区别胶体和溶液
(4) 此变化的化学方程式为:Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O 此反应也属于复分解反应。
(1)无水乙酸又称冰醋酸(熔点16.6℃)。在室温较低时,无水乙酸就会凝结成像冰一样的晶体。请简单说明在实验中若遇到这种情况时,你将如何从试剂瓶中取出无水乙酸。
答:_________________________________
(2)要配制浓度约为2mol·L-1NaOH溶液100mL,下面的操作正确的是__________(填代号)。
A.称取8gNaOH固体,放入250mL烧杯中,用100mL量筒量取100mL蒸馏水,加入烧杯中,同时不断搅拌至固体溶解
B.称取8gNaOH固体,放入100mL量筒中,边搅拌,边慢慢加入蒸馏水,待固体完全溶解后用蒸馏水稀释至100mL
C.称取8gNaOH固体,放入100mL容量瓶中,加入适量蒸馏水,振荡容量瓶使固体溶解,再加入水到刻度,盖好瓶塞,反复摇匀
D.用100mL量筒量取40mL5mol·L-1NaOH溶液,倒入250mL烧杯中,再用同一量筒取60mL蒸馏水,不断搅拌下,慢慢倒入烧杯中
正确答案
(1)水浴微热、用热毛巾热敷、将试剂瓶拿到高于16.6℃的房间内等
(2)AD
“酒是陈的香”,就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯,在实验室我们也可以用下图所示的装置制取乙酸乙酯。回答下列问题
(1)写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式_____________________________。
(2)浓硫酸的作用是:①_____________;②_____________。
(3)饱和碳酸钠溶液的主要作用是___________________________________。
(4)装置中通蒸气的导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上,不能插入溶液中,目的是防止_________。
(5)若要把制得的乙酸乙酯分离出来,应采用的实验操作是__________________________。
(6)生成乙酸乙酯的反应是可逆反应,反应物不能完全变成生成物,反应一段时间后,就达到了该反应的限度,也即达到化学平衡状态。下列描述能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的有(填序号)__________________。
①单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol水
②单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol乙酸
③单位时间里,消耗1mol乙醇,同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化
正确答案
(1)CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
(2)①催化剂;②吸水剂
(3)除去乙酸,吸收乙醇,降低乙酸乙酯的溶解度
(4)倒吸
(5)分液
(6)②④⑤
铜及其化合物在生产和生活实际中应用广泛.
Ⅰ.某学习小组对粗铜提纯(电解精炼)后的阳极泥(主要成分为银、金)进行如下实验.
(1)操作③所需的仪器有:烧杯、______.
(2)为了回收金,他们查阅了有关资料如表:
从资料中可知,常温下金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与浓盐酸体积比为1:3的混合物).请你运用化学平衡移动原理,简要说明金能溶于王水的原因:______.
Ⅱ.学习小组对无水硫酸铜分解的产物进行实验探究.
[提出问题]碳酸钙受热分解生成CaO和CO2,那么无水硫酸铜受热分解也只生成CuO和SO3吗?
[设计实验]按如图装置进行试验.
[实验过程]
a.准确称取无水硫酸铜2.40g于装置A试管中加热,直至固体全部变为黑色,经验证该黑色粉末为CuO
b.实验中,观察到装置E中的水部分被排入量筒中;实验结束后,测得量筒中水的体积为112mL(已折算成标准状态下气体的体积),并测得干燥管D的质量增加了1.32g.
(3)装置C的作用______.
(4)根据装置E、F中现象,推测还有气体______(填分子式)生成;实验生成的SO3为______ mol.
(5)装置A中反应的化学方程式为______.
[实验结论]无水硫酸铜受热分解不仅仅生成Cu和SO3.
[反思与评价]
(6)任何实验都存在误差,请指出本实验中可能造成误差的因素______(任写2点)
正确答案
Ⅰ.(1)过滤所需的玻璃仪器有:烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:漏斗、玻璃棒;
(2)根据表中的信息,Au+6HNO3(浓)=Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O,并且Au3++4Cl-=AuCl4-,在王水中,含有浓硝酸和浓盐酸,浓盐酸含有大量氯离子,Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子,使反应2平衡向右移动,则金溶于王水中,
故答案为:浓盐酸含有大量氯离子,Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子,使反应②平衡向右移动,则金溶于王水中;
Ⅱ.(3)气体通过B装置后还剩二氧化硫和氧气、水蒸气,水蒸气能影响实验的测定,所以必须通过干燥剂吸收水分,所以浓硫酸的作用是:吸收水份干燥气体,
故答案为:吸收水份干燥气体;
(4)无水硫酸铜的组成元素以及该气体不溶于水,所以该气体为氧气,A装置加热硫酸铜生成三氧化硫和氧气、二氧化硫、和氧化铜,方程式为:3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑,O2的物质的量为:
=0.005mol,则SO3为0.005mol,故答案:O2;0.005mol;
(5)加热硫酸铜生成三氧化硫和氧气、二氧化硫、和氧化铜,方程式为:3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑,故答案为:3CuSO4
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑;
(6)根据装置内部有气体滞留,气体吸收不完全;称量造成的误差;读数造成的误差都是造成误差的因素,故答案为:装置内部有气体滞留,气体吸收不完全;称量造成的误差.
(10分)(1)图(Ⅰ)中瓶a内放入20 mL 6 mol·L-1盐酸,b是充气的气球,里边放有4 g碳酸钙粉末,将它紧紧套在瓶a口上,胶管c套在瓶的侧口,并用弹簧夹将d夹紧(瓶口和侧口都不漏气)。将图(Ⅰ)的装置放在托盘天平上称量,质量为W1。根据实验现象填写下列空白:
(1)把气球b中碳酸钙粉末小心地倒入瓶中,立即产生许多气泡,气球逐渐胀大(图Ⅱ)。反应结束后,再次称量,质量为W2。则W1和W2的关系是___________。
(2)取25 mL 6 mol·L-1NaOH溶液,先用滴管取少量NaOH溶液,滴管插入胶管c口(为方便操作,可以适当倾斜瓶a,注意防止漏气)。打开d,将溶液挤入瓶中,立即夹紧d,可以看到瓶内产生少量白色沉淀,轻轻摇动瓶a,沉淀随即消失。用同样方法再加入少量NaOH溶液,又产生白色沉淀,轻摇,沉淀又消失。使沉淀消失的反应的化学方程式是________________________________________________________________。
(3)将全部NaOH溶液很快加入瓶中,夹紧d,瓶内产生大量白色沉淀,不再溶解,此时瓶内温度___________(填“不变”“降低”或“升高”)。
(4)继续轻摇瓶a,气球逐渐缩小,直至恢复反应前的下垂状。写出这时发生的反应的化学方程式:____________________________;____________________________。
正确答案
(1)W1>W2(提示:气球充气后体积增大,浮力增大)
(2)CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2
(3)升高
(4)2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O
CaCl2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaCl
b中石灰石与a中HCl反应生成CO2气体;使气球b胀大,所受空气浮力增大,故W1>W2,少量NaOH加入后,生成的CaCO3使a中出现白色沉淀,轻摇后由于CO2与CaCO3反应生成易溶于水的Ca(HCO3)2,故沉淀消失。当NaOH全部加入,由于NaOH过量,故生成的CaCO3不再溶解。
试设计一装置将CO2和CO进行分离并得到干燥的CO2和CO,并说明操作步骤和所用的药品。画出装置图。
正确答案
如右图将混合气体通过浓NaOH,进行洗气,则先将CO2吸收,将剩余的CO气体通过浓H2SO4即得到干燥的CO。再将盐酸滴入洗气瓶中将CO2放出,并通过浓硫酸进行干燥,即得到干燥的CO2。
要将CO2和CO分离并得到干燥的气体,可根据两种气体化学性质上的差异,选择适当的吸收剂,先将一种气体吸收,将另一种气体干燥,然后再将吸收的气体放出并进行干燥。所以,应先用浓NaOH将CO2吸收,生成Na2CO3。将不溶于NaOH的CO通过浓H2SO4得到干燥的CO。
再将盐酸滴入Na2CO3中,将生成的CO2通过浓硫酸干燥,从而得到干燥的CO2。
某化学课外活动小组将氯化钠固体中混有的硫酸钠、碳酸氢铵杂质除去并得到氯化钠溶液,设计了如下方案:
⑴操作①的目的是 。
⑵操作②是否可改为加硝酸钡溶液?为什么?
⑶进行操作②后,如何判断SO42-已除尽,方法是 。
⑷操作③的目的是 ,为什么不先过滤后加碳酸钠溶液?理由是 。
⑸操作④的目的是
正确答案
除去NH4HCO3,NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O;否,改用Ba(NO3)2会使溶液中引入新的杂质离子NO3-,后面操作中无法除去;取上层清液加入BaCl2溶液,若无沉淀说明SO42-除尽;除去过量的Ba2+,减少一次过滤操作;除去溶解在溶液中的CO2及HCl;
本题能力层次为D。NH4HCO3受热分解,用加热方法可以除去;用BaCl2除Na2SO4,稍过量的Ba2+用Na2CO3除去,然后再用盐酸除去稍过量CO32-。
进行实验方案设计时,首先要了解该实验的目标是什么;其次要清楚每一个实验步骤的目的是什么,理解它的化学原理,知道需要哪些化学仪器和药品,它们的作用是什么,如何使用;还要考虑加入试剂的先后顺序、试剂的用量,以及试剂过量后如何处理;以及实验操作应该注意什么问题,操作步骤是否能够简化等。
可用于提纯或分离物质的常用方法有:①过滤、②结晶、③升华、④分馏、⑤盐析、⑥渗析、⑦加热分解⑧分液等,将分离或提纯的编号填入下列各混合物后面的横线上。
(1)除去碳酸钠固体中混有的碳酸氢钠 ;
(2)除去石灰水中悬浮的CaCO3颗粒 ;
(3)除去氯化钠单质中混有的碘单质 ;
正确答案
⑦①③
过滤适用于不溶于液体的固体与液体的分离;结晶适用于溶于液体的固体与液体分离;升华适用于沸点很低的固体与固体的分离;分馏适用于液液混合的分离;盐析为蛋白质的分离提纯;渗析为胶体与溶液的混合物分离提纯;加热分解适用于受热易分解的固体混合分离提纯;分液适用于液液互不相溶的混合分离提纯;所以
(1)除去碳酸钠固体中混有的碳酸氢钠用⑦;
(2)除去石灰水中悬浮的CaCO3颗粒用①;
(3)除去氯化钠单质中混有的碘单质用③;
某工厂的工业废水中含有Fe3+、Cu2+、SO42-等离子,为了减少污染并变废为宝,工厂计划从该废水中回收金属铜并得到硫酸亚铁。生产流程如下图所示(所加试剂均为过量)
请回答:
(1)试剂①应该是_________,A中含有的物质是_________。步骤①中发生反应的离子方程式为___________________;_______________。
(2)步骤①、②、③中共同的分离提纯方法是_______,步骤③中还需要的分离提纯方法是_______。
(3)某同学为了验证长期放置的FeSO4·7H2O固体是否变质,取少量该固体于试管中,加入少量蒸馏水,再滴入几滴________溶液,若观察到_________,则证明该固体已经变质。
正确答案
(1)铁粉(或Fe);Fe和Cu;2Fe3+ + Fe == 3Fe2+;Cu2+ + Fe == Fe2+ + Cu
(2)过滤;蒸发
(3)KSCN;溶液变红
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