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2019-2020年高中化學(xué) 專題一 物質(zhì)的分離與提純 課題3 硝酸鉀晶體的制備作業(yè) 蘇教版選修6 1．下列實(shí)驗(yàn)操作中正確的是(　　) A．用重結(jié)晶法除去硝酸鉀中混有的少量氯化鈉 B．用濕潤的pH試紙測定Na2CO3溶液的pH C．Zn和硫酸反應(yīng)時，為了使制取氫氣的速度加快，可向稀硫酸中加入一定量的水 D．在氫氧化鐵膠體中加入過量的鹽酸最終會產(chǎn)生沉淀 2．下列除去括號內(nèi)雜質(zhì)的有關(guān)操作中正確的有(　　) A．苯(苯酚)：加濃溴水、振蕩、分液 B．肥皂液(甘油)：加食鹽凝聚，過濾 C．NaNO3(KCl)：加沸水配成飽和溶液，冷卻結(jié)晶，重結(jié)晶 D．福爾馬林(甲酸)：加純堿溶液、分液 3．下列說法中正確的是(　　) A．用玻璃棒攪拌過飽和溶液，可防止晶體析出 B．減壓過濾可加快過濾速度 C．膠狀沉淀最好用減壓過濾，效果好 D．根據(jù)綠色化學(xué)的要求，實(shí)驗(yàn)中絕不能用任何有毒化學(xué)藥品 4．如下圖所示是幾種鹽的溶解度曲線，下列說法中正確的是(　　) A．40 ℃時，將35 g食鹽溶于100 g水中，降溫至0 ℃時，可析出氯化鈉晶體 B．20 ℃時，硝酸鉀飽和溶液的質(zhì)量百分比濃度是31.6% C．60 ℃時，200 g水中溶解80 g硫酸銅達(dá)飽和，當(dāng)降溫至30 ℃時，可析出30 g硫酸銅晶體 D．30 ℃時，將35 g硝酸鉀和35 g食鹽同時溶于100 g水中，蒸發(fā)時，先析出的是氯化鈉 5．粗鹽中除含有鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等可溶性雜質(zhì)外，還含有泥沙等不溶性雜質(zhì)。我們食用的精鹽是用粗鹽提純而得到的。通過教材中“粗鹽的提純”及你做過的該實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。 (1)粗鹽溶解，過濾后除去的雜質(zhì)是____________。 (2)如何運(yùn)用最簡單的方法檢驗(yàn)溶液中有無？______________________。如果有，應(yīng)該如何除去？_______________________________________。 (3)在經(jīng)過操作(2)后的溶液中滴加飽和Na2CO3溶液，直至不再產(chǎn)生沉淀為止。請問這步操作的目的是___________________________________________________。 (4)將經(jīng)過操作(3)后的溶液過濾。請問這一操作能除掉哪些物質(zhì)？ ________________________________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行NaCl溶液的蒸發(fā)時，一般有以下操作過程：①放置酒精燈；②固定鐵圈位置；③放上蒸發(fā)皿(蒸發(fā)皿中盛有NaCl溶液)；④加熱攪拌；⑤停止加熱。其正確的操作順序?yàn)開_____________。 (6)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。 溶解時：________________________________________________。 過濾時：________________________________________________。 蒸發(fā)時：________________________________________________。 6．以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉，工藝流程如下所示： 氯化銨和硫酸鈉的溶解度受溫度變化的影響如上圖所示。回答下列問題。 (1)欲制備10.7 g NH4Cl，理論上需NaCl________g。 (2)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有________、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。 (3)“冷卻結(jié)晶”過程中，析出NH4Cl晶體的合適溫度為________。 (4)不用其他試劑，檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是______________________。 (5)若NH4Cl產(chǎn)品中含有硫酸鈉雜質(zhì)，進(jìn)一步提純產(chǎn)品的方法是____________________。 7．制備KNO3晶體的實(shí)質(zhì)是利用結(jié)晶和重結(jié)晶法對KNO3和NaCl的混合物進(jìn)行分離。下面是某化學(xué)興趣小組的活動記錄。 查閱資料：文獻(xiàn)中查得，四種鹽在不同溫度下的溶解度(S/g)如下表所示。 NaNO3 KNO3 NaCl KCl 10 ℃ 80.5 20.9 35.7 31.0 100 ℃ 175 246 39.1 56.6 實(shí)驗(yàn)方案： Ⅰ．溶解：稱取29.8 g KCl和34.0 g NaNO3放入250 mL燒杯中，再加入70.0 g蒸餾水，加熱并攪拌，使固體全部溶解。 Ⅱ．蒸發(fā)結(jié)晶：繼續(xù)加熱和攪拌，將溶液蒸發(fā)濃縮。在100 ℃時蒸發(fā)掉50.0 g水，維持該溫度，在保溫漏斗(如圖所示)中趁熱過濾析出的晶體。得晶體m1 g。 Ⅲ．冷卻結(jié)晶：待溶液冷卻至室溫(實(shí)驗(yàn)時室溫為10 ℃)后，進(jìn)行減壓過濾。得KNO3粗產(chǎn)品m2 g。 Ⅳ．重結(jié)晶：將粗產(chǎn)品全部溶于水，制成100 ℃的飽和溶液，冷卻至室溫后抽濾，得KNO3純品。 假定：①鹽類共存時不影響各自的溶解度；②各種過濾操作過程中，溶劑的損耗忽略不計。試回答下列問題。 (1)操作Ⅱ中趁熱過濾的目的是_______________________________________________， 理論上過濾得到晶體的質(zhì)量m1＝________g。 (2)若操作Ⅱ中盛接濾液的燒杯中不加入蒸餾水，則理論上在操作Ⅲ中可得粗產(chǎn)品的質(zhì)量m2＝________g，其中混有NaCl________g。為防止NaCl混入，在操作Ⅱ中盛接濾液的燒杯中至少應(yīng)加入蒸餾水________g。 (3)操作Ⅲ中采用減壓過濾，其優(yōu)點(diǎn)是________________________________。該小組同學(xué)所用的裝置如下圖所示，試寫出該裝置中主要玻璃儀器的名稱：________。若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是__________________________________________________。 參考答案 1. 答案：A　解析：用pH試紙測溶液的pH時不可預(yù)先濕潤；過量的鹽酸會溶解生成的氫氧化鐵沉淀。 2. 答案：B　解析：A、D兩項(xiàng)不能完成分液，因?yàn)樗映s試劑不能使二者分層；C項(xiàng)中利用重結(jié)晶操作不能徹底除雜，只有B項(xiàng)中加食鹽后，發(fā)生鹽析作用，過濾可除雜。 3. 答案：B　解析：用玻璃棒攪拌過飽和溶液，可促使晶體析出。膠狀沉淀易透過濾紙，故不宜用減壓過濾。很多化學(xué)藥品都是有毒的，因此，在實(shí)驗(yàn)中不可避免地會用到一些有毒藥品。 4. 答案：D　解析：0 ℃時NaCl的溶解度為35.7 g，此時100 g水中溶解35 g NaCl，溶液尚未飽和，故不會有NaCl晶體析出；20 ℃時，KNO3飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：100%＝24%；C項(xiàng)中析出CuSO45H2O的質(zhì)量為54.5 g；D項(xiàng)中，由于NaCl的溶解度小，故在蒸發(fā)時優(yōu)先析出。 5. 解析：(1)粗鹽中除含有Ca2＋、Mg2＋、外，還含有泥沙等不溶性雜質(zhì)，故過濾后除去的雜質(zhì)是泥沙等不溶性雜質(zhì)。 (2)檢驗(yàn)，一般用BaCl2溶液，除去也選用BaCl2溶液。 (3)過量的Na2CO3溶液可除去Ca2＋、Mg2＋和過量的Ba2＋。 (5)安裝蒸發(fā)裝置時，要由酒精燈火焰的高度來確定鐵圈的位置。 答案：(1)泥沙等固體不溶物 (2)靜置片刻，在上層清液處滴加一滴BaCl2溶液，如果出現(xiàn)白色渾濁或者沉淀，則溶液中含有，不出現(xiàn)白色渾濁就說明無，在溶液中加入過量的BaCl2溶液 (3)除去Ca2＋、Mg2＋以及過量的Ba2＋ (4)BaSO4、CaCO3、MgCO3、BaCO3等物質(zhì) (5)①②③④⑤ (6)攪拌，加速溶解　使待過濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑　防止因局部過熱使液滴或晶體飛濺 6. 解析：由氯元素守恒，n(NH4Cl)＝n(NaCl)，即，得m(NaCl)＝11.7 g。 (2)中蒸發(fā)濃縮時，濾液須放在蒸發(fā)皿中進(jìn)行。 (3)進(jìn)行冷卻結(jié)晶的目的是讓NH4Cl析出而Na2SO4不能析出，觀察題中的溶解度曲線圖發(fā)現(xiàn)在35 ℃左右時Na2SO4的溶解度高于NH4Cl，應(yīng)選擇該溫度。 (4)考慮到NH4Cl受熱易分解的性質(zhì)，利用加熱的方法來判斷產(chǎn)品是否純凈。 (5)若所得的NH4Cl產(chǎn)品仍有Na2SO4雜質(zhì)，必須再通過相同的多次結(jié)晶來提純NH4Cl，即重結(jié)晶。 答案：(1)11.7　(2)蒸發(fā)皿 (3)35 ℃(33～40 ℃均可) (4)加熱法；取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化銨產(chǎn)品純凈 (5)重結(jié)晶 7. 解析：29.8 g KCl的物質(zhì)的量為0.4 mol,34.0 g NaNO3的物質(zhì)的量為0.4 mol，再加入70.0 g蒸餾水，固體全部溶解后，K＋、Na＋、Cl－、NO均為0.4 mol。(1)操作Ⅱ中趁熱過濾的目的是防止降溫時析出KNO3晶體而降低產(chǎn)率；理論上操作Ⅰ析出的是NaCl晶體，100 ℃時NaCl的溶解度為39.1 g。操作Ⅱ后溶液中剩余20 g蒸餾水(溶劑)，故m1＝58.5 gmol－10.4 mol－39.1 g＝15.58 g。 (2)若操作Ⅱ中盛接濾液的燒杯中不加入蒸餾水，則理論上在操作Ⅲ中析出的晶體為NaCl和KNO3，其中m(NaCl)＝39.1 g－35.7 g＝0.68 g，m(KNO3)＝101 gmol－10.4 mol－20.9 g＝36.22 g，故m2＝m(NaCl)＋m(KNO3)＝36.9 g。操作Ⅱ中盛接的濾液中含NaCl的質(zhì)量為39.1 g＝7.82 g。欲使操作Ⅲ析出的晶體中不含NaCl晶體，則必須使這7.82 g NaCl在10 ℃時全部溶于水，設(shè)此時所需溶劑水的質(zhì)量為x g，則有：＝，得x＝21.9，故在燒杯中至少應(yīng)加入1.9 g蒸餾水。 (3)減壓過濾可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；裝置中主要用到的玻璃儀器是吸濾瓶、安全瓶、抽氣泵；若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)打開旋塞K，以保持安全瓶內(nèi)外大氣相通。 答案：(1)防止降溫時析出KNO3晶體而降低產(chǎn)率　15.58 (2)36.9　0.68　1.9 (3)可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀　吸濾瓶、安全瓶、抽氣泵　打開旋塞K