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2016-04-17
b.在等质量的水中,加入四种物质后.形成的溶液中溶质所占的质量分数相等,所加入的四种物质的质量的大小顺序.这样,我们可以较为明确地感受到,以同一基本原理为基础,可以产生形式多变的习题.因而在完成习题的过程中,重要的不仅是要得出相应的结论,而且应通过我们主动的思考和研究,对所学的相关内容有较为完整的认识和理解.
例10 取5.4g由某碱金属R及其氧化物R2O组成的混合物.该混合物与足量的水反应.反应完毕.蒸发反应后得到的溶液。得到8 g无水晶体.试通过计算,分析判断该金属是哪一种碱金属.
〔分析〕 (1)若5.4g混合物都是碱金属R,则由
R ~ ROH
k k+17
5.4 g 8g
得 k≈35.3.
(2)若5.4 g混合物都是碱金属R的氧化物R2O,则由
R2O ~ 2ROH
2k+16 2k+34
5.4 g 8 g
得 k≈10.7.
综合(1)和(2),碱金属R的式量k的范围为(10.7,35.3).在碱金属中,只有金属Na的式量23在(10.7,35.3)中,所以该碱金属是金属钠.
答案:该碱金属是金属钠.
例11 根据从草木灰中提取钾盐的实验,填写下列空白:
(1)此实验操作顺序如下:①称量样品;②溶解沉降;③______;④______;⑤冷却结晶.
(2)用托盘天平(指针向上的)称量样品时,若指针偏向右边,则表示(填下列正确选项的代码)________.
A.左盘重,样品轻 B.左盘轻,砝码重
C.右盘重,砝码轻 D.右盘轻,样品重
(3)第③步操作,有时可能要重复进行,这是由于______.
(4)在进行第④步操作时,要用玻璃棒不断小心地搅动液体,目的是防止______.
(5)所得产物中主要的钾盐有______、________、_______等(填化合物的化学式或名称).
〔分析〕 (1)从草木灰中提取钾盐实验的操作顺序,首先要称量样品,制备实验要计算产率(工业生产上要计算成本).由于钾盐是可溶的,而其他主要成分,多数是难溶的,因此在称量后只要加水搅拌、溶解、沉降,使钾盐进入溶液中,其他难溶物则成为沉降物,便可分开,这即是“提取”的含义.为了将固体和溶液分开,必须过滤,过滤得到的滤液中含有钾盐,但滤波中钾盐含量小、浓度低,所以需蒸发溶剂来浓缩.所得到的浓缩液,经冷却,即可析出晶体,经过思考,这5步操作顺序应该是很容易得出的,何况其中3步操作,题中已经给出,这也是一种提示.
(2)使用托盘天平时,规范化的操作是右盘放砝码,左盘放称量物.指针向上的托盘天平,指针与横梁是相连的.
(3)过滤后若滤液浑浊,说明还没有将固液完全分开,必须重新过滤,直到滤液澄清.在本实验中,由于被过滤溶液显碱性,其中可能有一些高价金属氢氧化物的絮状沉淀,过滤时不容易得到澄清溶液,很可能要重复进行.
(4)在蒸发浓缩时,由于溶液受热不均,局部区域会造成暴沸,使液体飞溅,因此在整个蒸发过程中要用玻璃棒小心地不断搅动液体,使溶液受热均匀,防止局部过热造成液体飞溅.
(5)从草木灰中提取的主要钾盐是K2CO3、KCl和K2SO4,而不是KNO3和K3PO4.因为硝酸盐受热容易分解,因而在植物燃烧时硝酸盐就可能已经分解成为气体而跑掉,而磷是植物生长的元素之一,主要存在于植物的果实或种子中,在茎、叶中较少,草木灰主要是植物茎、叶的残留物,所以其中可溶性的磷酸盐很少,即使有少量磷酸盐,也常常在溶解沉降时形成重金属磷酸盐沉淀而被除去.
答案:(1)③过滤;④蒸发 (2)B (3)滤液浑浊 (4)液体飞溅 (5)K2CO3;KCl;K2SO4
探索与创新题
例12 在宇宙飞船中为了使宇航员得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2颗粒的装置,它的用途是再生氧气.如用KO2(超氧化钾)代替Na2O2也能达到同样的目的,反应产物也很相似.已知Na2O2与CO2反应的化学方程式为:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2.
(1)写出超氧化钾和CO2反应的化学方程式:________;
(2)用Na2O2和KO2分别与CO2反应,产生等量的氧气,所需Na2O2与KO2质量比为1:_______.(精确至小数点后一位,相对原子质量:Na:23;K:39)
〔分析〕 题中已知告诉我们,KO2与CO2的反应与Na2O2与CO2的反应很相似,则KO2与CO2的反应的化学方程式为:4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2.
应用化学方程式进行计算可知,生成32 gO2需Na2O2 156 g,需要KO2 95 g.
156 g:95 g=1:0.6.
答案:(1)4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 (2)0.6
例13 工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl等杂质.测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置如图2-20所示.实验操作步骤有:
A.在干燥管内填满碱石灰,质量为mg(碱石灰易吸收CO2和H2O);
B.取n g样品装入广口瓶中;
C.检查装置的气密性;
D.缓缓鼓入空气数分钟,再称干燥管质量为w g;
E.关闭止水夹;
F.打开止水夹;
G.缓缓加入稀硫酸至不再产生气体为止;
H.缓缓鼓入空气数分钟.
(1)正确的操作顺序是(填写序号):
C→______→F→_______→E→________→G→______→D;
(2)操作步骤D中,要缓缓鼓入空气数分钟,鼓入空气的作用是______,装置甲的作用是________,装置丙的作用是_______;
(3)计算溶液中Na2CO3质量分数的计算式为______;
(4)若去掉装置甲,测定结果会(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同)_____,若去掉装置丙,测定结果会______.
〔分析〕 该题为定量实验(测定Na2CO3和NaCl的混合物中Na2CO3的质量分数)与实验方法(或者说是实验步骤)的设计相结合的实验题.由题中提供的化学试剂稀硫酸和碱石灰可知,测定Na2CO3质量分数的原理是捷H2SO4与Na2CO3发生化学反应,生成CO2气体:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O.
用碱石灰吸收CO2气体,测得CO2的质量.应用化学方程式进行计算求得Na2CO3的质量,进而求得Na2CO3的质量分数.
但是,Na2CO3反应生成的CO2存在两种不利于准确测定的因素:一是一部分CO2不能排入到碱石灰中去;二是CO2中混有水.由图中的甲可知,解决第一个问题的办法是用空气把未排入到碱石灰中的CO2吹到碱石灰中去;解决第二个问题的办法是用浓硫酸吸收CO2中的水.
在上述实验设计思路中还有一个问题,就是空气中还混有一定量的CO2,再看图可知,解决这个问题的办法是用装置甲中的NaOH溶液吸收空气中的CO2.
答案:(1)B;H;A;F
(2)使Na2CO3与稀盐酸反应生成的CO2气体全部排入碱石灰中去,被碱石灰吸收;吸收空气中的CO2气体;吸收CO2气体中的H2O
(3)
(4)偏大;偏大
易错与疑难题
例14 下列叙述中,正确的是 ( )
A.碱金属性质相似,均为银白色金属
B.随着原子序数的增加,碱金属的密度依次增大
C.钠可保存在煤油中而锂不能
D.碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
错解:AB
〔分析〕 由于未深入研究个别碱金属的性质,仅按碱金属的相似性和递变性推导而产生错误.碱金属中铯为略带金色光泽的金属,故A不正确;钾的密度为 0.86 g/cm3,因比Na的密度0.97 g/cm3小而有特殊性,B也不正确;锂的密度为 0.53 g/cm3,比煤油轻可浮于煤油表面,所以锂要用密度更小的石蜡油保存,C对;碳酸氢盐一般比其对应的正盐易溶,但KHCO3、NaHCO3例外,D不正确.
正解:C
例15 在甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入2.3g钠、6.2g氧化钠、7.8g过氧化钠和4g氢氧化钠,然后各加入100mL水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁四种溶液中溶质的质量分数的大小顺序是 ( )
A.甲<乙<丙<丁 B.丁<甲<乙=丙
C.甲=丁<乙=丙 D.丁<甲<乙<丙
错解:A
〔分析〕 本题旨在培养学生的计算能力和整体分析能力,解题时若只注意生成溶质NaOH的质量,而忽略Na、Na2O2与水反应后产生气体使溶液减少的质量,就会使结果产生错误.
Na、Na2O、Na2O2与水反应的化学方程式如下:
甲:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
乙:Na2O+H20=2NaOH
丙:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
根据以上反应方程式可知:甲、丁溶质均为4 g,乙、丙溶质均为8 g,所形成NaOH溶液中溶质的质量分数分别是:
所以对比以上式子得,溶质的质量分数大小顺序是:丁<甲<乙=丙.
正解:B
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