内容正文:
4-3 跨学科实践
[答案见第188页]
一层基础训练
一、选择题
1.(2025·青岛自主招生)工业上用粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO2-4等杂质)为主要原料,采用“侯氏制碱法”生产纯碱工艺流程图如下,下列说法正确的是( )。
A.流程Ⅰ是对粗盐进行提纯,其中试剂2为BaCl2溶液
B.流程 Ⅱ 中NH3和CO2的通入顺序不可颠倒
C.流程 Ⅲ 利用了NaHCO3受热易分解的性质
D.检验所得纯碱中是否有SO2-4的操作:取少量纯碱样品于小试管中,加蒸馏水充分溶解后,再滴加BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀反应
2.(2023·安徽)煤化工废水中含有NaCl、Na2SO4、NaNO3,这三种盐的溶解度曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )。
A.与NaNO3相比,NaCl更适合通过饱和溶液降温结晶得到
B.a1℃时,NaNO3的饱和溶液,溶质的质量分数为80%
C.a2℃时,NaCl和Na2SO4的饱和溶液,溶质质量分数相等
D.40 ℃时,Na2SO4的饱和溶液,升温到60 ℃变为不饱和溶液
3.(2024·青岛)粗盐中含有泥沙及少量可溶性MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质,为获得精盐,进行如图所示实验:
下列叙述错误的是( )。
A.根据NaCl的溶解度,可计算出溶解10 g粗盐所需水的最少质量
B.只调换“过量NaOH溶液”与“过量BaCl2溶液”的顺序,也能达到实验目的
C.操作c的名称为蒸发结晶
D.若称得精盐的质量为8.5 g,则该粗盐样品中氯化钠的质量分数是85.0%
二、非选择题
4.(2025·青岛期末)镁被誉为“21世纪最具开发应用潜力、绿色的战略性原材料”。用海水晒盐得到苦卤(含MgCl2、NaCl等物质),从苦卤中提取镁的部分流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“苦卤”属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(2)写出中和池中反应的化学方程式:
。
(3)反应池中加入石灰乳的作用是
。
(4)该流程中循环使用的物质是 。
(5)镁用于火箭、飞机等领域,体现了镁的哪些物理性质?
(答一点)。
5.(2023·河南)如图是硝酸钾、氯化钠固体的溶解度曲线。
(1)两种物质的溶解度相等时的温度是 ℃;30 ℃时,30 g氯化钠固体加入100 g水中充分溶解,可得到该温度下氯化钠的 (填“饱和溶液”或“不饱和溶液”)。
(2)10 ℃时,分别将等质量的硝酸钾、氯化钠的饱和溶液升温到30 ℃,硝酸钾溶液中溶质的质量 (填“大于”“等于”或“小于”)氯化钠溶液中溶质的质量。
6.(2025·青岛自主招生)海水中的溴元素主要以溴离子(Br-)的形式存在。从海水中可以提取溴、镁等物质,流程如图:
已知:液溴,即液态溴,化学式为Br2,深红棕色液体。熔点-7.2 ℃,沸点58.78 ℃,容易挥发,有极强烈的毒性与腐蚀性。
(1)通入足量氯气发生反应的化学方程式为
,
基本反应类型为 。采用晒盐后的卤水为原料进行提溴而不是直接使用海水,原因是 。
(2)从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度考虑,提镁“沉淀”过程所需石灰乳的原料主要来源于海洋中的 (填字母)。
A.珊瑚礁 B.贝壳 C.海底石灰岩 D.海带
(3)通入热空气进行溴的吹出,符合不同温度下空气通入量与溴吹出率关系的图示是
(填字母)。
A B
C D
(4)1 m3海水经上述流程最终得到38.4 g Br2,若总提取率为60%,则原海水中溴离子的浓度是 g·L-1。
(5)关于卤水提取的先后顺序,两位工程师有不同观点:
甲:先用卤水提溴,剩余液1用于提镁;
乙:先用卤水提镁,剩余液2用于提溴。
判断哪种方案更佳,并简述理由:
。
二层能力提升
一、选择题
1.海洋是人类宝贵的自然资源。下列说法错误的是( )。
A.海水淡化——利用物质的溶解度不同进行蒸馏分离
B.海水晒盐——利用太阳能和风能蒸发水分得到粗盐
C.海水制镁——利用碱将镁元素富集,提纯后电解
D.海水“制碱”——利用氨碱法以食盐等原料制取纯碱
2.(2023·山东济宁)t1 ℃时,将等质量的硝酸钾和氯化钾分别加入盛有100 g水的两个烧杯中,充分搅拌后现象如图1所示,硝酸钾和氯化钾的溶解度曲线如图2所示,下列说法错误的是( )。
图1 图2
A.烧杯①中溶解的溶质是氯化钾
B.烧杯②中的上层清液属于饱和溶液
C.将t1 ℃时50 g硝酸钾的饱和溶液稀释成5%的溶液,需加水150 g
D.t1 ℃时,将两个烧杯中的溶液混合,充分搅拌后,烧杯中一定还有剩余固体
3.(2024·青岛)海水提镁和粗盐精制的流程如图所示,下列说法错误的是( )。
A.粗盐精制时可以依次向粗盐水中加入过量NaOH溶液、Na2CO3溶液和BaCl2溶液
B.将贝壳(主要成分为碳酸钙)高温煅烧后的产物可以用于制备石灰乳
C.海水提镁时加入石灰乳和盐酸是为了富集、提纯氯化镁
D.上述流程涉及两种基本反应类型
二、非选择题
4.(2023·四川自贡)如图1为某兴趣小组用硝酸钾进行的系列实验,图2为硝酸钾溶解度与温度的关系。
图1
(1)B中溶液为 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)B到C的过程中固体 (填“增加”或“减少”)。
(3)D中 (填“有”或“无”)固体。
(4)E中溶液的溶质质量分数为 。
5.(2023·湖南怀化)海水是一种重要资源,利用海水可制取金属镁等物质。某化学兴趣小组的同学设计了如下实验流程:
根据流程回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是 ,该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 ,该仪器在操作Ⅰ中的作用是 。
操作Ⅰ中加入的NaOH溶液应过量,其目的是 。
(2)试剂X是 (填名称),写出溶液A中加入试剂X发生反应的化学方程式: 。
6.(2025·青岛自主招生)研究小组按下图流程进行粗盐(主要杂质为Ca2+、Mg2+、SO2-4)提纯的实验,发现得到的NaCl样品中仍有SO2-4残留并探究原因。
(1)②中加入过量BaCl2溶液的目的是
。
(2)证明NaCl样品中含SO2-4的实验:取少量NaCl样品于试管中,加入蒸馏水溶解, ,观察到 。
【查阅资料】
ⅰ.工业上一般用SO2-4残留量来判定精制盐的纯度。
ⅱ.25 ℃时,两种沉淀的Ksp如下表。
物质
BaSO4
BaCO3
Ksp
1.1×10-10
5.1×10-9
【提出假设并验证】
(3)甲同学猜想步骤②生成的BaSO4发生沉淀转化导致了SO2-4的残留,反应的离子方程式为 。
于是甲同学改进实验:在原实验的步骤 和 (填序号)之间增加过滤操作,测定所得NaCl样品中的SO2-4残留量相较之前略有减少。
(4)乙同学继续查阅资料:溶液中的离子会受到周围带有异性电荷离子的屏蔽,使该离子的有效浓度降低,这种影响称为盐效应。推测盐效应导致BaSO4在高浓度电解质溶液中的溶解度增大,导致了SO2-4的残留。设计并实施对照实验:取5个小烧杯,分别加入0.5 g BaSO4,再加入下表所示的不同溶液,加热、冷却后过滤,检验滤液中的SO2-4,结果如下。
序号
饱和 NaCl 溶液/mL
2 mol·L-1 NaOH 溶液/mL
0.5 mol·L-1 Na2CO3 溶液/mL
滤液中 SO2-4 的量
a
10
0
0
少量
b
0
10
0
较多
c
0
0
10
较多
d
0
5
5
大量
e
6
2
2
大量
①上表中的实验 (填序号)能说明在单一溶质溶液中,NaCl溶液的盐效应对BaSO4溶解度产生的影响要明显弱于NaOH溶液或Na2CO3溶液的影响。
②综合表中实验可得结论:混合溶液的盐效应明显强于单一溶质溶液。依据是
。
【反思改进】
(5)同学们概括粗盐提纯实验中除杂试剂BaCl2溶液不应过量太多的原因有两个方面:
。
(6)为尽可能减少SO2-4残留,需对原粗盐提纯进行的改进是
。
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4-3 跨学科实践
【备考分层精练】
一层基础训练
1.BC 2.C 3.D
4.(1)混合物 (2)Mg(OH)2+2HCl═MgCl2+2H2O
(3)使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀
(4)氯气(或Cl2) (5)密度小、质量轻(合理即可)
5.(1)t 不饱和溶液 (2)小于
6.(1)Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2 置换反应 海水中的溴离子浓度低,直接提取效率低
(2)B (3)B (4)0.064 (5)甲方案更佳,如果先提取镁,那么卤水中加入石灰乳后会残留较多的氢氧化钙,在用氯气提取溴时会消耗更多的氯气
二层能力提升
1.A 2.D 3.A
4.(1)饱和 (2)增加 (3)无 (4)25%
5.(1)过滤 玻璃棒 引流 将MgCl2完全转化为Mg(OH)2沉淀 (2)稀盐酸 NaOH+HCl═NaCl+H2O
6.(1)除净溶液中的硫酸根离子
(2)加入HCl酸化的BaCl2溶液 有白色沉淀生成
(3)BaSO4+CO2-3═BaCO3+SO2-4 ② ③
(4)①abc ②实验d、e的溶液中SO2-4的量明显高于实验a、b、c
(5)过量太多的BaCl2溶液会导致后续试剂用量增大,浪费试剂,还可能由于盐效应导致BaSO4的溶解度增大,进而使得SO2-4残留量增大
(6)在加NaOH溶液之前先向粗盐溶液中加入稍过量的BaCl2溶液,然后过滤,再依次加入其他除杂试剂
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