“最佳物质的确定”类题型例析

■浙江省德清县第六中学 俞真蓉

近几年高考化学实验题中,涉及“最佳物质的确定”类的题型备受关注。这一题型主要以选择填空的形式呈现,包括单项选择和多项选择。这类题目的难度适中,要求考生运用已学知识,结合题中信息做出正确选择。以下例题是往年高考题中有关“最佳物质的确定”类的问题的改编,希望同学们看后能有所收获。

一、依据物质的溶解性确定

例1一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质,设计的合成路线如下。

已知:

①(NH4)2SO4在水中可溶,在乙醇中难溶;

②[Cu(NH3)4]SO4·H2O 在乙醇-水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线如图1所示。

图1

“溶液C…→ …→ 产物晶体”的实验步骤:

a.向溶液C 中加入适量乙醇;b.抽滤;c.洗涤;d.干燥。

下列选项中,最适合作为步骤c的洗涤液是____。

A.乙醇

B.蒸馏水

C.乙醇和水的混合液

D.饱和硫酸钠溶液

解析:选择洗涤剂的原则是洗去产品表面的杂质,并降低产品因为溶解带来的损失。也就是杂质在洗涤剂中溶解度尽可能大一些,而产品在洗涤剂中溶解度尽可能小一些。根据题给信息,产品[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇-水混合溶剂中的溶解度随着乙醇体积分数的增大而减小,为了减少[Cu(NH3)4]SO4·H2O 的损失,洗涤晶体时应根据溶解能力选择乙醇和水的混合液洗去少量的硫酸铵。

答案:C

二、依据物质的酸碱性确定

例2工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O,实验室可用如下装置(图2,略去部分夹持仪器)模拟生产过程。

图2

装置B 的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择_____。

A.蒸馏水

B.饱和Na2SO3溶液

C.饱和NaHSO3溶液

D.饱和NaHCO3溶液

解析:70% H2SO4与Na2SO3反应生成SO2,为使SO2缓慢进入烧瓶C,应控制滴加H2SO4的速度。通过装置B 观察SO2的生成速率,其中的液体应满足两点:一是不能与SO2发生反应,二是SO2在其中的溶解度很小。饱和NaHSO3溶液满足条件。

答案:C

三、依据物质的氧化还原性确定

例3聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,一种以回收废铁屑为原料制备PFS的工艺流程如下。

反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,下列氧化剂中最合适的是_____。

A.KMnO4B.Cl2

C.H2O2D.HNO3

解析:从反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,且加入氧化剂不能引入新的杂质,A、B、D 都会引入新的杂质,C 中H2O2被还原生成水,无杂质离子引入。

答案:C

四、依据盐类的水解性确定

例4MnCO3是信息产业和机电工业的重要基础功能材料,某地有含锰矿石(主要成分是MnO2,还含CaO、Al2O3、FeS等杂质),由此矿石生产MnCO3的工艺流程如下。

相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表1所示。

表1

调节溶液pH 所用物质X 最好为____。

A.NaOH 溶液 B.氨水

C.MnCO3固体 D.盐酸

解析:利用水解除杂无论在化学工业还是化学实验中都具有非常重要的意义,其原理是根据盐的水解程度的不同,通过调节溶液pH 使部分离子转化为沉淀而除去。结合题给信息,pH=6 时,Fe3+和Al3+都转化为沉淀。因此,可加入 MnO、Mn(OH)2或MnCO3等,调节溶液的pH,使Fe3+和Al3+的水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去。注意不能加NaOH、NH3·H2O 等可溶性碱,因加这些物质使溶液pH 升高太快,且碱过量不易察觉,Ca2+也可能转化为Ca(OH)2沉淀,还会引入Na+、等杂质。

答案:C

五、依据多角度综合分析确定

例5食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性,可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是_____。(已知3I2+6OH-+5I-+3H2O,还原性:＞I-)

A.Na2S2O3B.AlCl3

C.Na2CO3D.NaNO2

解析:提高加碘盐(添加KI)的稳定性,主要是防止I-被氧化,根据题给信息“还原性:＞I-”和氧化还原反应的强弱规律,可以选Na2S2O3作稳定剂;又由题给信息,可知I2与OH-会发生反应生成和5I-,而Na2CO3水解呈碱性,因而也可以用Na2CO3作稳定剂,防止加碘盐(添加KI)在潮湿环境下被氧气氧化。至于AlCl3,水解后呈酸性,且还原性I-＞ Cl-,所以不能作稳定剂;当NaNO2遇强还原性物质时能表现出氧化性,NaNO2与KI能发生氧化还原反应+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O,不能作稳定剂。

答案:A、C