内容正文:
第一章 物质及其变化
第三讲 离子共存、推断与粗盐提纯
第一章 物质及其变化
高考总复习 化学
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第一章 物质及其变化
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目录
contents
Part
01
考点一
考点二
Part
02
课时达标素养(三)
Part
06
考点三
Part
03
高考真题集训
Part
04
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考点一
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考点二
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白
不溶解
白
溶解
白
红褐
蓝
红褐
蓝
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变蓝
红
黄
紫
红
红
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白色
淡黄色
黄色
无明显
白色
白色
溶解
无味
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变浑浊
刺激性气味
品红溶液
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蓝
红
蓝
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考点三
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高考真题集训
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课时达标素养(三)
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第一章 物质及其变化
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第一章 物质及其变化
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高考目标定位 1.掌握离子共存的条件,会判断溶液中离子能否大量共存。2.掌握常见离子的检验,能根据实验现象推断溶液中的某些离子。3.能利用离子的性质,设计粗盐提纯方案。
考点一 溶液中离子共存的判断
1.离子不能共存的4个角度
(1)因发生复分解反应不能大量共存
①生成难溶物或微溶物
Ba2+、Ca2+与SO eq \o\al(2-,4)、CO eq \o\al(2-,3)、SO eq \o\al(2-,3)等不能大量共存;Ag+与SO eq \o\al(2-,4)、CO eq \o\al(2-,3)、Cl-等不能大量共存;OH-与Mg2+、Ca2+、Al3+、Mn2+、Fe2+、Cu2+等不能大量共存。
②生成难电离或易挥发的物质
H+与OH-、CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)、SO eq \o\al(2-,3)、HSO eq \o\al(-,3)、F-、CH3COO-、S2O eq \o\al(2-,3)等不能大量共存;OH-与H+、NH eq \o\al(+,4)、Mg2+等阳离子及HCO eq \o\al(-,3)、HSO eq \o\al(-,3)等弱酸的酸式酸根不能大量共存。
(2)强氧化性与强还原性的离子(或分子)在溶液中会发生氧化还原反应不能大量共存
判断下表中所列离子能否发生氧化还原反应,能反应的打“√”,不能反应的打“×”。
S2-
SO eq \o\al(2-,3)
I-
Fe2+
Br-
Cl-
MnO eq \o\al(-,4)(H+)
ClO-
(酸性)
NO eq \o\al(-,3)(H+)
—
—
Fe3+
(3)因发生相互促进的水解反应不能大量共存
Al3+与CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)、SO eq \o\al(2-,3)、HSO eq \o\al(-,3)、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、SiO eq \o\al(2-,3)等,Fe3+与CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)、[Al(OH)4]-、SiO eq \o\al(2-,3)等不能大量共存。
(4)因发生配合反应不能大量共存
Fe3+与SCN-、Ag+与NH3·H2O等不能大量共存。
(1)[Al(OH)4]-与HCO eq \o\al(-,3)不能大量共存原因是_________________(用离子方程式表示)。
(2)判断NH eq \o\al(+,4)与CH3COO-、CO eq \o\al(2-,3)能否大量共存?并说明原因。________
(3)NO eq \o\al(-,3)与Fe2+能否大量共存?并说明原因。_____________
提示 (1)[Al(OH)4]-+HCO eq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+CO eq \o\al(2-,3)+H2O
(2)NH eq \o\al(+,4)与CH3COO-、CO eq \o\al(2-,3)等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中仍能大量共存。
(3)在不存在大量H+的时候能共存,但有大量H+的时候不能共存。
2.溶液酸碱性的描述
(1)常见表示溶液呈酸性的描述
①常温下pH=1的溶液;②使pH试纸变红的溶液;③使甲基橙呈红色的溶液;④c(H+)=1×10-2 mol·L-1的溶液。
(2)常见表示溶液呈碱性的描述
①常温下pH=14的溶液;②使pH试纸变蓝的溶液;③使酚酞变红的溶液;④c(OH-)=0.1 mol·L-1的溶液。
(3)常见表示溶液既可能呈酸性又可能呈碱性的描述
①与铝粉反应放出氢气的溶液;②常温下,水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol·L-1的溶液;③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
练一 判断离子共存,注意选项附加条件
1.下列各组离子,能够在溶液中大量共存的是( )
①c(Ca2+)=0.1 mol·L-1的新制漂白粉的溶液中:Na+、K+、CO eq \o\al(2-,3)、NO eq \o\al(-,3)
②0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Na+、K+、CO eq \o\al(2-,3)、[Al(OH)4]-
③0.1 mol·L-1 FeCl2溶液:K+、Mg2+、SO eq \o\al(2-,4)、MnO eq \o\al(-,4)
④0.1 mol·L-1 K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl-、OH-
⑤0.1 mol·L-1 H2SO4溶液:K+、NH eq \o\al(+,4)、NO eq \o\al(-,3)、HSO eq \o\al(-,3)
⑥常温下水电离出的c(H+)·c(OH-)=1×10-20的溶液:Ba2+、Al3+、NO eq \o\al(-,3)、Na+
⑦透明溶液中:Cu2+、Fe3+、SO eq \o\al(2-,4)、Br-
⑧能与铝反应放出氢气的溶液:K+、NH eq \o\al(+,4)、SO eq \o\al(2-,4)、Cl-
⑨小苏打溶液中:Na+、K+、[Al(OH)4]-、CO eq \o\al(2-,3)
⑩ eq \f(Kw,c(OH-))=1×10-13 mol·L-1的溶液:Na+、K+、SiO eq \o\al(2-,3)、CO eq \o\al(2-,3)
答案 ②⑦⑩
解析 在c(Ca2+)=0.1 mol·L-1的新制漂白粉的溶液中含有大量的Cl-和ClO-。Ca2+与CO eq \o\al(2-,3)能够反应生成CaCO3沉淀,不能大量共存,①错误;题给四种离子在碱性条件下均能大量存在,②正确;MnO eq \o\al(-,4)可以氧化Fe2+,③错误;CO eq \o\al(2-,3)与Ba2+会发生反应生成BaCO3沉淀,④错误;H+可以与HSO eq \o\al(-,3)反应生成SO2,且酸性条件下NO eq \o\al(-,3)会氧化HSO eq \o\al(-,3)生成SO eq \o\al(2-,4),⑤错误;常温下水电离出的c(H+)·c(OH-)=1×10-20,说明水的电离受到抑制,溶液可能为酸性也可能为碱性,若为碱性,Al3+不能大量存在,⑥错误;透明溶液可以是有色溶液,且四种离子能大量共存,⑦正确;能与铝反应放出氢气的溶液可能为酸性也可能为碱性,若为碱性,NH eq \o\al(+,4)不能大量存在,⑧错误;发生反应:[Al(OH)4]-+HCO eq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+CO eq \o\al(2-,3)+H2O,[Al(OH)4]-不能大量存在,⑨错误; eq \f(Kw,c(OH-))=1×10-13 mol·L-1的溶液pH为13,Na+、K+、SiO eq \o\al(2-,3)、CO eq \o\al(2-,3)能大量共存,⑩正确。
练二 判断离子共存,注意题干限定条件
2.(2025·龙岩模拟)常温下,在指定的溶液中一定能大量共存的离子组是( )
A.加入苯酚显紫色的溶液中:K+、SO eq \o\al(2-,4)、SCN-、I-
B.使pH 试纸变红的溶液中:Na+、S2O eq \o\al(2-,3)、NO eq \o\al(-,3)、Cl-
C.c(H+)< eq \r(Kw)的溶液中:Ba2+、Cl-、NO eq \o\al(-,3)、Na+
D.0.1 mol·L-1酸性高锰酸钾溶液中:SO eq \o\al(2-,4)、NH eq \o\al(+,4)、C2O eq \o\al(2-,4)、K+
答案 C
解析 A.加入苯酚显紫色的溶液中含有Fe3+,Fe3+会和I-发生氧化还原反应,与SCN-形成络合物,不能大量共存,A不选;B.使pH试纸变红的溶液呈酸性,S2O eq \o\al(2-,3)在酸性环境中会和NO eq \o\al(-,3)发生氧化还原反应,不能大量共存,B不选;C.c(H+)< eq \r(Kw)的溶液中c(H+)< eq \r(c(H+)c(OH-))即c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性,Ba2+、Cl-、NO eq \o\al(-,3)、Na+可以大量共存,C选;D.0.1 mol·L-1酸性高锰酸钾溶液中,高锰酸根会和C2O eq \o\al(2-,4)发生氧化还原反应,不能大量共存,D不选;故选C。
3.(2025·重庆月考)某溶液中含有下列离子,通入SO2后,离子依然能大量共存的是( )
A.Ca2+、NH eq \o\al(+,4)、HCO eq \o\al(-,3)、SO eq \o\al(2-,4)
B.Ba2+、NH eq \o\al(+,4)、I-、Br-
C.Fe2+、Mg2+、ClO-、SO eq \o\al(2-,4)
D.Na+、K+、NO eq \o\al(-,3)、Cl-
答案 B
解析 SO2会与水反应生成H2SO3。A.碳酸氢根会与SO2与水反应生成的亚硫酸反应,不能大量共存,A错误;B.选项所给离子都可以共存且通入SO2后不反应,能大量共存,B正确;C.次氯酸根有强氧化性无法和亚铁离子共存,次氯酸根也会和SO2反应,不能大量共存,C错误;D.硝酸根酸性条件下有强氧化性会和SO2反应,不能大量共存,D错误;本题选B。
考点二 离子的检验与推断
1.常见阳离子的检验与推断依据
根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同,可以把检验离子的方法归纳为三种类型:①生成沉淀;②生成气体;③显现特殊颜色。
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阳离子
试剂
实验现象(依据)
Mg2+
NaOH溶液
开始产生 色沉淀,NaOH溶液过量沉淀
Al3+
NaOH溶液
开始产生 色沉淀,NaOH溶液过量沉淀
Fe2+
NaOH溶液
先产生 色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为
色
K3[Fe(CN)6]溶液
产生 色沉淀
Fe3+
NaOH溶液
产生 色沉淀
Cu2+
NaOH溶液
产生 色沉淀
(2)依据生成的气体检验或推断
NH eq \o\al(+,4)
eq \o(―――→,\s\up15(浓NaOH溶液),\s\do15(加热))产生使湿润的红色石蕊试纸 的气体。
(3)依据显示特殊颜色检验或推断
阳离子
试剂或方法
实验现象(依据)
H+
紫色石蕊溶液
溶液变
Na+
焰色试验
色火焰
K+
焰色试验
色火焰(透过蓝色钴玻璃)
Fe3+
KSCN溶液
溶液呈 色
Fe2+
先加KSCN溶液再加氯水
先无明显变化,后变 色
思考1
(1)向某溶液中滴加氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红色,能否说明原溶液中一定有Fe2+?_______________
(2)做某溶液的焰色试验,火焰呈黄色,溶液中一定存在Na+,能否说明溶液中不存在K+?_______________
提示 (1)不能说明原溶液中一定有Fe2+,原溶液中可能存在Fe3+,干扰Fe2+结果的判断,检验Fe2+时,应先加KSCN,再加氯水。
(2)不能说明溶液中不存在K+,原溶液可能存在K+,因为钾的焰色试验必须透过蓝色钴玻璃才能观察到。
2.常见阴离子的检验与推断依据
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(依据)
Cl-
Br-
I-
AgNO3溶液和稀HNO3
产生 沉淀:AgCl
产生 沉淀:AgBr
产生 沉淀:AgI
SO eq \o\al(2-,4)
稀盐酸和BaCl2溶液
加稀盐酸 现象,再加BaCl2溶液产生 沉淀
CO eq \o\al(2-,3)
CaCl2溶液和稀盐酸
加CaCl2溶液产生 沉淀,再加稀盐酸沉淀 ,产生无色 气体
(2)依据生成的气体检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(依据)
CO eq \o\al(2-,3)、
HCO eq \o\al(-,3)
稀盐酸和澄清石灰水
产生无色、无味能使澄清石灰水 的气体
SO eq \o\al(2-,3)、
HSO eq \o\al(-,3)
稀H2SO4和品红溶液
加稀硫酸产生有 的气体,且气体能使 褪色
(3)依据显示特殊颜色检验或推断
①
② eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(Br-,I-))
eq \o(―――→,\s\up15(氯水),\s\do15(CCl4))有机层(下层) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(橙红色,表明有 ,紫红色,表明有 ))
③I- eq \o(―――→,\s\up15(①氯水(或H2O2)),\s\do15(②淀粉溶液))溶液变 ,表明有
Br-
I-
I-
思考2
(1)向某溶液中加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,再加入稀盐酸沉淀不消失,不能判断原溶液中一定存在SO eq \o\al(2-,4),原因是什么?__________
(2)向某溶液中滴入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,不能判断原溶液中一定存在CO eq \o\al(2-,3),原因是什么?__________
提示 (1)若原溶液中存在Ag+,也有相同的现象。
(2)若原溶液中存在HCO eq \o\al(-,3)、SO eq \o\al(2-,3)、HSO eq \o\al(-,3)等,也有相同的现象。
练一 常见离子检验及干扰因素的识别
1.某研究性学习小组欲分析某矿石的主要成分,粉碎后将其溶于过量稀盐酸充分反应,过滤后用所得滤液进行如下实验,下列说法正确的是( )
A.取少量滤液向其中滴加少量Na2CO3溶液,无白色沉淀,说明矿石中一定不含Ca2+
B.取少量滤液向其中滴加过量BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明矿石中含有SO eq \o\al(2-,4)
C.取少量滤液向其中滴加过量的氨水,白色沉淀逐渐增多,然后渐渐溶解,说明矿石中含有Al3+
D.取少量滤液向其中先通入少量Cl2,再滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明矿石中一定含有Fe2+
解析 A.因盐酸过量,所以滤液中含有HCl,加入的少量Na2CO3溶液应先和H+反应,即使有Ca2+存在,也不会产生白色沉淀,不能确定是否含Ca2+,故A错误;B.因为滤液中含有HCl,说明不含CO eq \o\al(2-,3)、SO eq \o\al(2-,3)离子,再加入过量BaCl2溶液能产生白色沉淀,且不溶于盐酸,则白色沉淀为硫酸钡,说明矿石中含有SO eq \o\al(2-,4),故B正确;C.氢氧化铝不能溶于氨水中,向滤液中滴加过量氨水,白色沉淀增多,然后渐渐溶解,则矿石中不含有Al3+,可能含有Ag+,故C错误;D.检验Fe2+时,应该先加入KSCN溶液,无现象,再通入少量Cl2,该检验操作错误,不能确定矿石内含有Fe2+,故D错误。
答案 B
2.由下列实验及现象推出的相应结论正确的是( )
实验
现象
结论
A.某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液
产生蓝色沉淀
原溶液中有Fe2+,无Fe3+
B.向C6H5ONa溶液中通入CO2
溶液变浑浊
酸性:H2CO3>C6H5OH
C.向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液
生成黑色沉淀
Ksp(CuS)<
Ksp(ZnS)
D.①某溶液中加入Ba(NO3)2溶液
②再加足量盐酸
①产生白色沉淀
②仍有白色沉淀
原溶液中有SO eq \o\al(2-,4)
答案 B
解析 某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,但是无法证明是否有Fe3+,A错误;向C6H5ONa溶液中通入CO2,溶液变浑浊,说明生成了苯酚,根据强酸制弱酸的原则,得到碳酸的酸性强于苯酚,B正确;溶液中有Na2S,加入硫酸铜溶液以后,Cu2+一定与溶液中的S2-反应得到黑色的CuS沉淀,不能证明发生了沉淀转化,C错误。向溶液中加入硝酸钡溶液,再加入盐酸时,溶液中就会同时存在硝酸根和氢离子,溶液具有硝酸的强氧化性,不能排除SO eq \o\al(2-,3)的干扰,D错误。
练二 离子或物质推断
3.某溶液中可能含有Na+、SO eq \o\al(2-,4)、SO eq \o\al(2-,3)、Cl-、Br-、CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)中的一种或多种,进行如下图所示的实验,每次实验所加试剂均过量。下列说法正确的是( )
A.一定没有SO eq \o\al(2-,3)
B.不能确定是否含有HCO eq \o\al(-,3)
C.可能存在Br-
D.肯定存在的离子有Na+、CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)
答案 D
解析 待测溶液中加入BaCl2溶液,所得溶液A中加入NaOH溶液,得到沉淀B,则B为BaCO3,原溶液中一定含有HCO eq \o\al(-,3)。溶液B中加入氯水,得无色溶液C,则原溶液中不含有Br-;溶液B中加入AgNO3溶液,虽然生成白色AgCl沉淀,但由于加入了BaCl2,所以不能肯定原溶液中是否含有Cl-。沉淀A中加入稀HNO3,生成气体D为CO2,则原溶液中一定含有CO eq \o\al(2-,3);生成的白色沉淀D为BaSO4,则原溶液中可能含有SO eq \o\al(2-,3)或SO eq \o\al(2-,4),或二者的混合物。A.由以上分析知,不能肯定原溶液中是否存在SO eq \o\al(2-,3),A不正确;B.由以上分析可知,可确定原溶液中一定含有HCO eq \o\al(-,3),B不正确;C.由以上分析可知,原溶液中加入氯水,所得溶液呈无色,则原溶液中不存在Br-,C不正确;D.由以上分析知,原溶液中肯定存在CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3),依据溶液呈电中性的原则,原溶液中一定含有Na+,D正确。
4.在化学研究中,往往可以通过观察现象认识物质变化的情况。请分析以下一组有现象变化的化学反应。
实验
试剂及操作
现象
试管
滴管
饱和Na2SiO3溶液(含2滴酚酞)
先滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1NaOH溶液;再滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1H2SO4溶液
Ⅰ.红色溶液中出现胶状沉淀
0.1 mol·L-1 AlCl3溶液
Ⅱ.加碱时____;加酸时产生白色沉淀,又逐渐溶解至消失
0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2 溶液
Ⅲ.加碱时____;加酸后得棕黄色溶液
新制饱和氯水
Ⅳ.加碱时溶液变为无色;加酸后____
(1) 用离子方程式解释现象Ⅰ中出现胶状沉淀的原因:_____________
(2)Ⅱ中加碱时出现的现象是______________,此现象说明溶液中发生反应的离子方程式是__________________________。
(3)Ⅲ中加碱时出现的现象是__________________。
(4)Ⅳ中加酸时出现的现象是_______________________,用离子方程式解释产生此现象的原因:________________________
(5)滴加试剂顺序的变化会影响溶液中的现象和发生的反应。请继续分析以下实验。
实验
试剂及操作
现象
试管
滴管
0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液
先滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液;再滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1NaOH溶液
Ⅴ.加酸时溶液无明显现象;加碱后溶液依然没有明显变化
①探究加酸时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应:向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中______,如果溶液变红色,说明溶液中含Fe3+,证明加酸时溶液中发生了反应。(请将上述操作补充完整)
②推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:a.____________;b.______________。
答案 (1)2H++SiO eq \o\al(2-,3)===H2SiO3↓
(2)出现白色沉淀,又逐渐溶解直至消失 Al3++3OH-===Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(3)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(4)无色溶液变为浅黄绿色 ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O
(5)①滴加KSCN溶液,没有明显现象,再向其中滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1H2SO4溶液
②酸性条件下,溶液中的Fe2+被NO eq \o\al(-,3)氧化 溶液中的Fe2+被空气中的O2氧化
解析 (2)Ⅱ中加碱时生成白色沉淀氢氧化铝,在过量氢氧化钠作用下氢氧化铝溶解,现象是产生白色沉淀,又逐渐溶解直至消失,发生反应的离子方程式是Al3++3OH-===Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-。(3)Ⅲ中加碱时生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁迅速被氧化为氢氧化铁,现象是生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。(4)Ⅳ中加酸时出现的现象是无色溶液变为浅黄绿色,这是因为ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。(5)①探究加酸时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应:向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中滴加KSCN溶液,没有明显现象,再向其中滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液,如果溶液变红色,说明溶液中含Fe3+,证明加酸时溶液中发生了反应。②推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:a.酸性条件下,溶液中的Fe2+被NO eq \o\al(-,3)氧化;b.溶液中的Fe2+被空气中的O2氧化。
【题后归纳】
1.离子推断遵循的四原则
2.应用电荷守恒关系定量推断
解与离子反应有关的定量推断类试题,需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法;如果多种离子共存,且只有一种离子的物质的量未知,可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在,即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
考点三 粗盐的提纯
1.粗食盐水中常含有的杂质离子
离子:Ca2+、Mg2+、SO eq \o\al(2-,4)。
2.粗盐的除杂原理及路线
(1)原理
(2)路线
3.粗盐提纯涉及的主要操作
思考
(1)过滤时应注意哪些问题?_____________
(2)蒸发时,玻璃棒的作用是什么?_________________
提示 (1)一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;
二低:滤纸低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘;
三靠:烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端紧靠烧杯内壁。
(2)搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅。
1.实验室用Na2CO3溶液、BaCl2溶液、NaOH溶液等试剂除去粗盐中含有的Ca2+、Mg2+、SO eq \o\al(2-,4),下列有关粗盐提纯正确的是( )
A.除去粗盐中的泥沙,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B.除杂质离子时,应先加Na2CO3溶液,再加BaCl2溶液
C.加入NaOH溶液的目的是除去溶液中的Ca2+、Mg2+
D.每加入一种除杂试剂,必须过滤除去产生的沉淀后,再在滤液中加入除杂试剂
答案 A
解析 A.除去粗盐中的泥沙,主要方法是过滤,因此所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,故A正确;B.除杂质离子时,由于加入的试剂都是过量的,碳酸钠不仅除掉钙离子,还要除掉加入过量的钡离子,因此Na2CO3溶液应加在BaCl2溶液后面,故B错误;C.加入NaOH溶液的目的是除去溶液中的Mg2+,Na2CO3溶液除去溶液中的Ca2+和过量的Ba2+,故C错误;D.每加入一种除杂试剂必须过量,将所有除杂的物质全部加入后过滤(避免重复操作),过滤后再加入盐酸除掉多余的NaOH溶液和Na2CO3溶液,故D错误。综上所述,答案为A。
2.实验室某硝酸钾固体样品中混有少量硫酸铵和碳酸钾杂质,现需除去杂质,得到纯净的硝酸钠固体。某化学兴趣小组设计实验方案并采取如下实验装置:
固体样品 eq \o(―――→,\s\up15(操作①),\s\do15(试剂①))
eq \o(―――→,\s\up15(操作②),\s\do15(试剂②))
eq \o(―――→,\s\up15(操作③),\s\do15(试剂③))硝酸钾固体
下列说法不合理的是( )
A.试剂①为蒸馏水,试剂②为Ba(OH)2溶液,试剂③为稀HNO3
B.操作①为溶解,采用装置a;操作②为过滤,采用装置b;操作③为结晶,采用装置c
C.装置a用玻璃棒可以加快该步骤的速度,装置b用玻璃棒来引流
D.操作③可以为蒸发结晶,也可以为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
答案 B
解析 A.硝酸钾固体样品中混有少量硫酸铵和碳酸钾杂质,先加水溶解,再加Ba(OH)2溶液除去硫酸铵,用硝酸除去碳酸钾和过量的Ba(OH)2溶液,故A正确;B.结晶应该用蒸发皿,而c为坩埚,故B错误;C.溶解时玻璃棒的作用是搅拌加速溶解,过滤时是引流的作用,故C正确;D.硝酸钾溶液得到硝酸钾晶体可以蒸发结晶,也可以为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,故D正确;故选B。
1.(2023·山东高考)鉴别浓度均为0.1 mol·L-1 的NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3三种溶液,仅用下列一种方法不可行的是( )
A.测定溶液pH
B.滴加酚酞试剂
C.滴加0.1 mol·L-1 KI溶液
D.滴加饱和Na2CO3溶液
答案 C
解析 A.NaClO溶液显弱碱性,Ba(OH)2溶液显强碱性,Al2(SO4)3溶液显酸性,则测定溶液pH可以鉴别,A不合题意;B.NaClO溶液显碱性且具有强氧化性,滴加酚酞后溶液先变红后褪色,Ba(OH)2溶液加入酚酞后只变红不褪色,Al2(SO4)3溶液显酸性,滴入酚酞不变色,则滴加酚酞试剂可以鉴别,B不合题意;C.NaClO溶液滴入碘化钾溶液,发生氧化还原反应生成碘,溶液会由无色变成黄色,振荡后会变成无色,而Ba(OH)2溶液、Al2(SO4)3溶液滴入碘化钾溶液后,因不与两者反应而没有现象,则仅用滴加0.1 mol·L-1 KI溶液无法鉴别,C符合题意;D.饱和Na2CO3溶液和NaClO溶液不反应,和Ba(OH)2溶液反应生成碳酸钡沉淀,和Al2(SO4)3溶液发生相互促进的水解反应生成沉淀和气体,则滴入饱和Na2CO3溶液可以鉴别,D不合题意。
2.(2023·辽宁高考)下列鉴别或检验不能达到实验目的的是( )
A.用石灰水鉴别Na2CO3与NaHCO3
B.用KSCN溶液检验FeSO4是否变质
C.用盐酸酸化的BaCl2溶液检验Na2SO3是否被氧化
D.加热条件下用银氨溶液检验乙醇中是否混有乙醛
答案 A
解析 A.石灰水的主要成分为Ca(OH)2,能分别与碳酸钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钙,二者均生成白色沉淀,不能达到鉴别的目的,A错误;B.Fe2+变质后会生成Fe3+,可以利用KSCN溶液鉴别,现象为溶液变成红色,可以达到检验的目的,B正确;C.Na2SO3被氧化后会变成Na2SO4,加入盐酸酸化的BaCl2后可以产生白色沉淀,可以用来检验Na2SO3是否被氧化,C正确;D.含有醛基的物质可以与银氨溶液反应生成银单质,可以用银氨溶液来检验乙醇中混有的乙醛,D正确。
3.(2022·广东高考)实验室进行粗盐提纯时,需除去Ca2+、Mg2+和SO eq \o\al(2-,4),所用试剂包括BaCl2以及( )
A.Na2CO3、NaOH、HCl
B.Na2CO3、HCl、KOH
C.K2CO3、HNO3、NaOH
D.Na2CO3、NaOH、HNO3
答案 A
解析 为保证除杂完全,所加除杂试剂一般过量,除杂过程中不能引入新杂质,需选择合适的试剂将所加过量的物质除去。粗盐中主要成分为NaCl。除去Ca2+选用CO eq \o\al(2-,3)将其转化为沉淀,为了不引入新杂质,所加物质的阳离子为Na+,即选用Na2CO3除去Ca2+,同理可知,除去Mg2+需选用NaOH,除去SO eq \o\al(2-,4)需选用BaCl2,因所加除杂试剂均过量,因此向粗盐样品中加入除杂试剂的顺序中,BaCl2先于Na2CO3加入,利用Na2CO3除去Ca2+和多余的BaCl2,因Na2CO3、NaOH均过量,成为新杂质,需要过滤后向滤液中加入HCl,至溶液中不再有气泡产生,以此除去Na2CO3、NaOH,然后将溶液蒸干得到较为纯净的食盐产品。
4.(2022·湖北高考)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、NO eq \o\al(-,3)、SO eq \o\al(2-,3)
B.在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Fe3+、I-、Ba2+、HCO eq \o\al(-,3)
C.在0.1 mol·L-1醋酸溶液中:SO eq \o\al(2-,4)、NH eq \o\al(+,4)、Br-、H+
D.在0.1 mol·L-1硝酸银溶液中:K+、Cl-、Na+、CO eq \o\al(2-,3)
答案 C
解析 氨水显碱性,会与Ag+、Cu2+反应,不能大量共存,A项错误;Fe3+、I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,且Fe3+与HCO eq \o\al(-,3)发生相互促进的水解反应,也不能大量共存,B项错误;醋酸溶液显酸性,在醋酸溶液中SO eq \o\al(2-,4)、NH eq \o\al(+,4)、Br-、H+均不会发生反应,能大量共存,C项正确;硝酸银中的银离子会与Cl-、CO eq \o\al(2-,3)反应,不能大量共存,D项错误。
5.(2024·上海高考)粗盐中含有SO eq \o\al(2-,4),K+,Ca2+,Mg2+等杂质离子,实验室按下面的流程进行精制:
已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示。
(1)步骤①中BaCl2要稍过量。请描述检验BaCl2是否过量的方法:________________________________。
(2)若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致______。
A. SO eq \o\al(2-,4)不能完全去除
B. 消耗更多NaOH
C. Ba+不能完全去除
D. 消耗更多Na2CO3
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器。除烧杯和玻璃棒外,还需要__。
A.分液漏斗 B.漏斗
C.容量瓶 D.蒸发皿
(4)步骤④中用盐酸调节pH至3~4,除去的离子有___________。
(5)“一系列操作”是指______。
A.蒸发至晶膜形成后,趁热过滤
B.蒸发至晶膜形成后,冷却结晶
C.蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤
D.蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶
(6)请用离子方程式表示加入盐酸后发生的反应_____________。
另有两种方案选行粗盐提纯。
方案2:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+,再通入含NH3,CO2的工业废气除去Ca2+;
方案3:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+。
(7)相比于方案3,方案2的优点是______。
(8)已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10 L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量______。
答案 (1)取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明BaCl2已过量 (2)AD (3)B
(4)OH-、CO eq \o\al(2-,3) (5)C
(6)H++OH-===H2O、2H++CO eq \o\al(2-,3)===H2O+CO2↑
(7)提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含NH3和CO2的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境
(8)0.04 mol;0.14 mol
解析 粗盐中含有SO eq \o\al(2-,4),K+,Ca2+,Mg2+等杂质离子,加入稍过量的BaCl2溶液,生成BaSO4沉淀,除去SO eq \o\al(2-,4),过滤,滤液中加入稍过量NaOH溶液,生成Mg(OH)2沉淀,除去Mg2+,加入稍过量Na2CO3溶液,生成BaCO3和CaCO3沉淀,除去Ba2+和Ca2+,过滤,滤液中加入稀盐酸,除去OH-、CO eq \o\al(2-,3),经过一系列操作后得到精盐,据此回答。
(1)步骤①中若BaCl2过量,则溶液中存在Ba2+,故判断过量的方法是:取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明BaCl2已过量;
(2)相同条件下,由于BaCO3和BaSO4的Ksp较为接近,若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,可能发生沉淀的转化:BaSO4(s)+CO eq \o\al(2-,3)
(aq)⥫⥬BaCO3(s)+SO eq \o\al(2-,4)(aq),使得SO eq \o\al(2-,4)不能完全去除,且消耗更多的Na2CO3溶液,故选AD;
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器,除烧杯和玻璃棒外,还需要漏斗,故选B。
(4)步骤④中用盐酸调节pH至3~4,H+能与多余的NaOH和Na2CO3反应,除去的离子有:OH-、CO eq \o\al(2-,3);
(5)由图可知,KCl的溶解度受温度影响较大,而NaCl的溶解度受温度影响较小,因此先蒸发至大量晶体析出,此时KCl在滤液中,趁热过滤,可得到精盐,故选C;
(6)加入盐酸后,H+能与多余的NaOH和Na2CO3反应,离子方程式分别为:H++OH-===H2O、2H++CO eq \o\al(2-,3)===H2O+CO2↑;
(7)方案2加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+后,通入含NH3,CO2的离子方程式为:Ca2++2NH3+CO2+H2O===CaCO3↓+2NH eq \o\al(+,4),相比于方案3,方案2的优点是:提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含NH3和CO2的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境;
(8)MgCl2含量为0.38 g·L-1,即c(MgCl2)= eq \f(\f(0.38 g,95 g/mol),1 L)=0.004 mol/L,由关系式:MgCl2~Ca(OH)2~CaO可得,提纯10 L该粗盐水,需要加入石灰乳(视为CaO)物质的量为0.004 mol/L×10 L=0.04 mol;粗盐水中CaCl2含
量为1.11 g·L-1,即c(CaCl2)= eq \f(\f(1.11 g,111 g/mol),1 L)=0.01 mol/L,n(Ca2+)=0.01 mol/L×10 L=0.1 mol,加入石灰乳(视为CaO)物质的量为0.04 mol,即此时溶液中Ca2+总物质的量为:0.1 mol+0.04 mol=0.14 mol,由关系式:Ca2+~CO eq \o\al(2-,3)可得,需加入Na2CO3的物质的量为0.14 mol。
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