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高中三年级化学

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    某研究学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴,他们设计了如下流程:

    回答以下问题:
    (1)操作I的名称:_________;要从橙色液体中分离出溴,所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外,还需要____________。
    (2)试剂Z的化学式为_________;检验SO42-已除尽的方法是__________
    (3)写出操作Ⅲ的具体操作步骤:___________
    (4)某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐湖苦卤中。

    装置b在实验中的作用是________;若把上述装置中的a、b作为气体的发生、收集装置,装置c可   任意改进,则根据下列提供的药品,用这套装置还可以制取的气体是__________。
    ①制NH3:浓氨水和碱石灰
    ②制SO2:Cu片和浓硫酸
    ③制NO:Cu片和稀硝酸
    ④制O2:MnO2和双氧水
    若用上述装置中的a、b制取并收集NO,应将装置b如何改进:____。
    本题信息:2011年湖南省模拟题化学实验题难度极难 来源:杨云霞
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本试题 “某研究学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴,他们设计了如下流程:回答以下问题:(1)操作I的名...” 主要考查您对

物质的除杂

其他物质的制备(硫酸铜晶体、铁红等)

海水资源的综合利用

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  • 物质的除杂
  • 其他物质的制备(硫酸铜晶体、铁红等)
  • 海水资源的综合利用
除杂的原则:

(1)不增:不增加新的杂质
(2)不减:被提纯的物质不能减少
(3)易分:操作简便,易于分离

气体除杂的原则:

(1)不引入新的杂质
(2)不减少被净化气体的量注意的问题:
①需净化的气体中含有多种杂质时,除杂顺序:一般先除去酸性气体,如:氯化氢气体,CO2、SO2等,水蒸气要在最后除去。
②除杂选用方法时要保证杂质完全除掉,如:除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液,因为Ca(OH)2是微溶物,石灰水中Ca(OH)2浓度小,吸收CO2不易完全。
方法:
A. 杂质转化法:欲除去苯中的苯酚,可加入氢氧化钠,使苯酚转化为苯酚钠,利用苯酚钠易溶于水,使之与苯分开
B. 吸收洗涤法;欲除去二氧化碳中混有的少量氯化氢和水,可使混合气体先通过饱和碳酸氢钠溶液,再通过浓硫酸即可除去
C. 沉淀过滤法:欲除去硫酸亚铁溶液中混有的少量硫酸铜,加入少量铁粉,待充分反应后,过滤除去不溶物即可
D. 加热升华法:欲除去碘中的沙子,即可用此法
E. 溶液萃取法:欲除去水中含有的少量溴,可采用此法
F. 结晶和重结晶:欲除去硝酸钠溶液中少量的氯化钠,可利用二者的溶解度不同,降低溶液温度,使硝酸钠结晶析出,可得到纯硝酸钠晶体
G. 分馏蒸馏法:欲除去乙醚中少量的酒精,可采用多次蒸馏的方法
H. 分液法:欲将密度不同且又互不相溶的液体混合物分离,可采用此法,如将苯和水分离
K. 渗析法:欲除去胶体中的离子,可采用此法。如除去氢氧化钠胶体中的氯离子
常见物质除杂总结:

原物所含杂质除杂质试剂除杂质的方法
(1)N2(O2)-------灼热的铜丝网洗气
(2)CO2(H2S)-------硫酸铜溶液洗气
(3)CO(CO2)-------石灰水或烧碱液洗气
(4)CO2(HCl)-------饱和小苏打溶液洗气
(5)H2S(HCl)-------饱和NaHS溶液洗气
(6)SO2(HCl)-------饱和NaHSO3溶液洗气
(7)Cl2(HCl)-------饱和NaCl溶液洗气
(8)CO2(SO2)-------饱和小苏打溶液洗气
(9)碳粉(MnO2)-------浓盐酸加热后过滤
(10)MnO2(碳粉)-------加热灼烧
(11)碳粉(CuO)-------盐酸或硫酸过滤
(12)Al2O3(Fe2O3)-------NaOH溶液(过量),再通CO2过滤、加热固体
(13)Fe2O3(Al2O3)-------NaOH溶液过滤
(14)Al2O3(SiO2)-------盐酸NH3·H2O过滤、加热固体
(15)SiO2(ZnO)-------盐酸过滤
(16)CuO(ZnO)-------NaOH溶液过滤
(17)BaSO4(BaCO3)-------稀硫酸过滤
(18)NaOH(Na2CO3)-------Ba(OH)2溶液(适量)过滤
(19)NaHCO3(Na2CO3)-------通入过量CO2
(20)Na2CO3(NaHCO3)-------加热
(21)NaCl(NaHCO3)-------盐酸蒸发结晶
(22)NH4Cl[(NH4)2SO4]-------BaCl2溶液(适量)过滤
(23)FeCl3(FeCl2)-------通入过量Cl2
(24)FeCl3(CuCl2)-------铁粉、Cl2过滤
(25)FeCl2(FeCl3)-------铁粉过滤
(26)Fe(OH)3胶体(FeCl3)-------(半透膜)渗析
(27)CuS(FeS)-------稀盐酸或稀硫酸过滤
(28)I2(NaCl)------升华
(29)NaCl(NH4Cl)-------加热
(30)KNO3(NaCl)-------蒸馏水重结晶
(31)乙烯(SO2、H2O)碱石灰洗气
(32)乙烷(乙烯)-------溴水洗气
(33)溴苯(溴)-------稀NaOH溶液分液
(34)硝基苯(NO2)-------稀NaOH溶液分液
(35)甲苯(苯酚)-------NaOH溶液分液
(36)乙醛(乙酸)-------饱和Na2CO3溶液蒸馏
(37)乙醇(水)-------新制生石灰蒸馏
(38)苯酚(苯)-------NaOH溶液、CO2分液
(39)乙酸乙酯(乙酸)-------饱和Na2CO3溶液分液
(40)溴乙烷(乙醇)-------蒸馏水分液
(41)肥皂(甘油)-------食盐过滤
(42)葡萄糖(淀粉)-------(半透膜)渗析

实验室制取甲烷(CH4):

(1)反应原理:CH3COONa+NaOHCH4+Na2CO3
(2)发生装置:固+固
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:排水集气法/向下排空气法
(5)尾气处理:无
(6)检验方法:①点燃,淡蓝色火焰,燃烧产物是H2O和CO2

实验室制取一氧化氮(NO):

(1)反应原理:3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:排水集气法
(5)尾气处理:收集法(塑料袋)
(6)检验方法:无色气体,暴露于空气中立即变为红棕色

实验室制取二氧化氮(NO2):

(1)反应原理:Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:碱液吸收 (3NO2+H2O==2HNO3+NO;NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O)

实验室制取氯化氢(HCl):

(1)反应原理:2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl?
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:水(防倒吸装置)
(6)检验方法:①能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ②靠近浓氨水冒白烟

五水硫酸铜的制备:

(1)实验原理:铜是不活泼金属,不能直接和稀硫酸发生反应制备硫酸铜,必须加入氧化剂。在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu2+,Cu2+与SO42-结合得到硫酸铜: Cu+2HNO3+H2SO4====CuSO4+2NO2+2H2O 未反应的铜屑(不溶性杂质)用倾滗法除去。利用硝酸铜的溶解度在0~100℃范围内均大于硫酸铜溶解度的性质,溶液经蒸发浓缩析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。硫酸铜的溶解度随温度升高而增大,可用重结晶法提纯。在粗产品硫酸铜中,加适量水,加热成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质。滤液冷却,析出硫酸铜,过滤,与可溶性杂质分离,得到纯的硫酸铜。


(2)实验步骤
①称量1.5g铜屑,灼烧至表面呈现黑色,冷却;
②加5.5mL3mol/L硫酸,2.5mL浓硝酸,反应平稳后水浴加热,补加2.5mL3mol/L硫酸,0.5mL浓硝酸;
③铜近于完全溶解后,趁热倾滗法分离;
④水浴加热,蒸发浓缩至结晶膜出现;
⑤冷却、过滤;
⑥粗产品以1.2mL水/g的比例,加热溶于水,趁热过滤;
⑦滤液冷却、过滤、晾干,得到纯净的硫酸铜晶体。
⑧称重,计算产率。

实验室制取硫化氢(H2S):

(1)反应原理:FeS+2HCl→H2S↑+FeCl2
(2)发生装置:固+液→气(启普发生器)
(3)净化方法:饱和NaHS(除HCl),固体CaCl2(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:CuSO4溶液或碱液吸收(H2S+2NaOH==Na2S+H2O或H2S+NaOH==NaHS+H2O)
(6)检验方法:①湿润的蓝色石蕊试纸变红 ②湿润的醋酸试纸黑
海水资源的综合利用:

浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库,它不仅孕育着无数的生命,还孕育着丰富的矿产,而海水本身含有大量的化学物质,又是宝贵的化学资源。可从海水中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质,海水素有“液体工业原料”之美誉。

海水制盐:

(1)海水制盐的方法:从海水中得到食盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法等。目前,以蒸发法(盐田法)为主。
(2)海水晒盐的基本原理:水分不断蒸发,氯化钠等盐结晶析出。
(3)海水晒盐的流程

氯碱工业:

(1)食盐水的精制
 
(2)电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
(3)主要设备
离子交换膜电解槽一一阳极用金属钛(表面涂有钛、钉氧化物层)制成,阴极用碳钢(覆有镍镀层)制成。阳离子膜具有选择透过性,只允许Na+透过,而Cl-、 OH一和气体不能透过。

(4)产品及用途
烧碱:可用于造纸、玻璃、肥皂等工业
氯气:可用于制农药、有机合成、氯化物的合成
氢气:可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取

海水提溴:

(1)氯化
氯化氧化溴离子,在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化。
(2)吹出
当海水中的Br一被氧化成Br2以后,用空气将其吹出。另外,也可以用水蒸气,使溴和水蒸气一起蒸出。
(3)吸收
目前比较多的是用二氧化硫作还原剂,使溴单质转化为HBr,再用氯气将其氧化得到溴产品。化学方程式如下:

海水提镁:

(1)工艺流程
 
(2)主要化学反应
①制备石灰乳:
②沉淀
③制备

从海水中提取重水:

提取重水的方法:蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法等。常用方法:化学交换法(硫化氢一水双温交换法)

铀和重水目前是核能开发中的重要原料,从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义,化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能也是越来越受到重视的新型能源。


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