内容正文:
中考化学·压轴专项训练 第四天
主题:溶液配制与粗盐提纯综合探究
1. 项目探究:配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液
项目背景:在农业选种、医疗输液、化工生产等实际场景中,常需要使用一定溶质质量分数的氯化钠溶液。实验室配制该溶液的一般步骤为计算、称量、量取、溶解,实验过程中仪器选择、读数方式、药品取用等操作均会影响最终所配溶液的浓度。某化学兴趣小组以配制50g溶质质量分数为6%的氯化钠溶液为研究对象,开展完整的实验操作、误差分析与方案优化探究。
【查阅资料】
① 氯化钠固体常温下为白色晶体,易溶于水,溶解时溶液温度几乎无变化;
② 量筒读数时,俯视读数会使读数偏大,仰视读数会使读数偏小;
③ 转移固体时药品撒落、溶解前烧杯内壁残留水分,均会导致溶液浓度出现偏差。
任务一 计算与仪器选择
配制该溶液需要氯化钠的质量为__________g,需要水的体积为__________mL。
配制过程中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒,定容时还需要使用__________。
任务二 操作步骤与规范分析
(1)称量氯化钠固体时,应将固体放在托盘天平的__________盘;若称量时砝码与药品位置放反,会导致所配溶液浓度__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)量取水时,视线应与量筒内__________保持水平;若俯视凹液面最低处读数,会造成实际量取水的体积__________。
任务三 误差判断与原因分析
下列操作会导致所配溶液溶质质量分数偏小的是__________(填序号)。
① 氯化钠固体不纯 ② 溶解前烧杯内残留少量水 ③ 装瓶时溶液不慎洒出
溶解过程中玻璃棒的作用是________________________。
任务四 溶液稀释与拓展应用
若将配好的6%氯化钠溶液稀释为3%的稀溶液,需要加入__________;稀释前后保持不变的量是________________________。
2. 项目探究:粗盐中难溶性杂质的去除
项目背景:从海水、盐湖中获取的粗盐含有泥沙等难溶性杂质,无法直接食用,需进行提纯处理。除去粗盐中难溶性杂质的核心原理是利用氯化钠易溶于水、泥沙不溶于水的性质差异,通过溶解、过滤、蒸发的操作实现固液分离。某化学兴趣小组围绕粗盐提纯的完整流程、操作要点、产率计算与误差成因展开探究。
【查阅资料】
① 粗盐中的泥沙不溶于水,氯化钠易溶于水;
② 蒸发时局部温度过高会造成液滴飞溅,导致精盐质量损失;
③ 过滤时滤纸破损会使泥沙进入滤液,造成提纯失败。
任务一 实验原理与步骤梳理
除去粗盐中泥沙的原理是利用物质的__________不同。
粗盐提纯的主要步骤依次为:溶解、__________、蒸发结晶。
任务二 操作规范与现象分析
(1)过滤操作中玻璃棒的作用是__________,漏斗下端管口应紧靠烧杯内壁,目的是________________________。
(2)蒸发操作时,待蒸发皿中__________时停止加热,利用余热将剩余水分蒸干。
任务三 误差分析与产率判断
(1)若过滤后滤液仍然浑浊,可能的原因是________________________(写一条即可)。
(2)蒸发时有液滴飞溅,会导致最终得到的精盐产率__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
任务四 反思评价与改进方案
提纯得到的精盐属于__________(填“纯净物”或“混合物”),原因是________________________;为加快粗盐的溶解速率,可采取的措施是________________________。
3. 项目探究:粗盐中可溶性杂质的提纯探究
项目背景:粗盐除含有泥沙等难溶性杂质外,还含有氯化钙、氯化镁等可溶性杂质,直接食用会影响人体健康,工业精制食盐需进一步除去上述可溶性杂质。除去可溶性杂质时,通常加入过量除杂试剂,使杂质离子转化为沉淀后过滤除去,再通过稀盐酸调节溶液至中性。某化学兴趣小组设计实验,对粗盐中氯化钙、氯化镁的除杂过程进行探究。
【查阅资料】
① 氯化镁可与氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀;
② 氯化钙可与碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀;
③ 过量的氢氧化钠、碳酸钠均可与稀盐酸反应被除去。
任务一 除杂试剂与原理选择
除去粗盐中的氯化镁杂质,可加入过量__________溶液;除去氯化钙杂质,可加入过量__________溶液。
任务二 流程顺序与操作分析
除杂过程中,过滤操作必须在加入盐酸__________(填“前”或“后”)进行,原因是________________________。
加入盐酸的目的是除去滤液中过量的________________________。
任务三 成分推断与现象分析
除杂过滤后,滤液中的溶质除氯化钠外,还含有________________________;加入盐酸后,溶液的pH会__________(填“升高”或“降低”)。
任务四 方案评价与拓展思考
该除杂流程不能颠倒加入顺序的是__________(填序号)。
A. NaOH与Na₂CO₃ B. Na₂CO₃与盐酸
最终得到的精制氯化钠溶液可通过__________操作得到固体食盐。
4. 项目探究:影响物质溶解速率与溶解性的因素探究
项目背景:溶液配制与粗盐提纯均需利用物质的溶解性质,物质的溶解速率、溶解能力会直接影响实验效率与提纯效果。溶解速率受温度、固体颗粒大小、搅拌等因素影响,溶解性则与溶质、溶剂的种类密切相关。某化学兴趣小组设计对比实验,探究影响氯化钠溶解的相关因素。
【查阅资料】
① 氯化钠在水中的溶解性随温度升高变化不明显;
② 搅拌、升温、减小固体颗粒大小均能加快溶解速率;
③ 氯化钠难溶于酒精,易溶于水。
任务一 变量控制与实验设计
探究搅拌对溶解速率的影响时,需要控制的变量有:温度、氯化钠质量、______________。
探究温度对溶解速率的影响,实验现象为______________。
任务二 溶解性对比与性质分析
氯化钠易溶于水、难溶于酒精,说明物质的溶解性与__________有关;常温下氯化钠不能无限制溶解在水中,说明溶液具有__________性。
任务三 应用结合与实验解释
粗盐提纯时将粗盐研碎,目的是________________________;配制溶液时用玻璃棒搅拌,作用是________________________。
任务四 拓展应用与生活联系
夏天晒盐利用的原理是________________________;向饱和氯化钠溶液中继续加入氯化钠固体,固体质量__________(填“增加”“减少”或“不变”)。
5. 项目探究:溶液配制的综合误差与改进方案探究
项目背景:在溶液配制实验中,仪器精度、操作习惯、药品状态均会造成浓度误差,误差分析是中考高频考点。某化学兴趣小组配制一定浓度的氯化钠溶液后,发现实际浓度与理论值不符,针对浓度偏高、偏低的不同成因展开全面误差探究,并设计更合理的实验方案。
【查阅资料】
① 溶质质量分数=溶质质量÷溶液质量×100%;
② 天平、量筒均存在系统误差,药品吸水会造成称量结果偏差;
③ 溶液具有均一性,配好的溶液转移时洒出不会改变溶液浓度。
任务一 误差分类与原因归纳
(1)造成溶液浓度偏大的原因:量取水时俯视读数、______________。
(2)造成溶液浓度偏小的原因:药品不纯、______________。
任务二 操作正误与规范判断
下列操作合理的是__________(填序号)。
① 量筒内残留的水倒入烧杯 ② 用温度计搅拌加速溶解 ③ 装瓶后贴标签注明浓度
溶液配制完成后,试剂瓶标签上不需要标注的是__________。
任务三 浓度换算与计算应用
若将100g 12%的氯化钠溶液,蒸发50g水后,所得溶液的溶质质量分数为__________。
该过程中发生改变的量是________________________。
任务四 实验改进与安全提示
为减小称量误差,可使用__________称量;配制腐蚀性溶液时,应佩戴__________进行操作。
参考答案
1. 配制氯化钠溶液探究
任务一:3;47;胶头滴管
任务二:(1)左;偏小 (2)凹液面最低处;偏小
任务三:①②;搅拌,加速溶解
任务四:水;溶质质量
2. 粗盐难溶性杂质去除探究
任务一:溶解性;过滤
任务二:(1)引流;防止液体溅出 (2)较多固体析出
任务三:(1)滤纸破损(合理即可) (2)偏低
任务四:混合物;还含有氯化钙、氯化镁等可溶性杂质;搅拌(或研碎、加热)
3. 粗盐可溶性杂质提纯探究
任务一:氢氧化钠;碳酸钠
任务二:前;防止沉淀与盐酸反应重新溶解;氢氧化钠和碳酸钠
任务三:氢氧化钠、碳酸钠;降低
任务四:B;蒸发结晶
4. 溶解速率与溶解性探究
任务一:水的体积;温度越高,氯化钠溶解速率越快
任务二:溶剂种类;饱和
任务三:增大接触面积,加快溶解速率;搅拌,加速溶解
任务四:蒸发结晶;不变
5. 溶液配制误差探究
任务一:(1)称量时砝码生锈(合理即可) (2)转移固体时有撒落(合理即可)
任务二:①③;溶剂质量
任务三:24%;溶剂质量、溶液质量
任务四:电子天平;橡胶手套
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