“最佳物質的確定”類題型例析

■浙江省德清縣第六中學 俞真蓉

近幾年高考化學實驗題中,涉及“最佳物質的確定”類的題型備受關注。這一題型主要以選擇填空的形式呈現,包括單項選擇和多項選擇。這類題目的難度適中,要求考生運用已學知識,結合題中信息做出正確選擇。以下例題是往年高考題中有關“最佳物質的確定”類的問題的改編,希望同學們看后能有所收獲。

一、依據物質的溶解性確定

例1一水硫酸四氨合銅(Ⅱ)的化學式為[Cu(NH3)4]SO4·H2O,是一種重要的染料及農藥中間體。某學習小組在實驗室以氧化銅為主要原料合成該物質,設計的合成路線如下。

已知:

①(NH4)2SO4在水中可溶,在乙醇中難溶;

②[Cu(NH3)4]SO4·H2O 在乙醇-水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的變化曲線如圖1所示。

圖1

“溶液C…→ …→ 產物晶體”的實驗步驟:

a.向溶液C 中加入適量乙醇;b.抽濾;c.洗滌;d.干燥。

下列選項中,最適合作為步驟c的洗滌液是____。

A.乙醇

B.蒸餾水

C.乙醇和水的混合液

D.飽和硫酸鈉溶液

解析:選擇洗滌劑的原則是洗去產品表面的雜質,并降低產品因為溶解帶來的損失。也就是雜質在洗滌劑中溶解度盡可能大一些,而產品在洗滌劑中溶解度盡可能小一些。根據題給信息,產品[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇-水混合溶劑中的溶解度隨著乙醇體積分數的增大而減小,為了減少[Cu(NH3)4]SO4·H2O 的損失,洗滌晶體時應根據溶解能力選擇乙醇和水的混合液洗去少量的硫酸銨。

答案:C

二、依據物質的酸堿性確定

例2工業上常利用含硫廢水生產Na2S2O3·5H2O,實驗室可用如下裝置(圖2,略去部分夾持儀器)模擬生產過程。

圖2

裝置B 的作用之一是觀察SO2的生成速率,其中的液體最好選擇_____。

A.蒸餾水

B.飽和Na2SO3溶液

C.飽和NaHSO3溶液

D.飽和NaHCO3溶液

解析:70% H2SO4與Na2SO3反應生成SO2,為使SO2緩慢進入燒瓶C,應控制滴加H2SO4的速度。通過裝置B 觀察SO2的生成速率,其中的液體應滿足兩點:一是不能與SO2發生反應,二是SO2在其中的溶解度很小。飽和NaHSO3溶液滿足條件。

答案:C

三、依據物質的氧化還原性確定

例3聚合硫酸鐵(PFS)是水處理中重要的絮凝劑,一種以回收廢鐵屑為原料制備PFS的工藝流程如下。

反應釜中加入氧化劑的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,下列氧化劑中最合適的是_____。

A.KMnO4B.Cl2

C.H2O2D.HNO3

解析:從反應釜中加入氧化劑的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,且加入氧化劑不能引入新的雜質,A、B、D 都會引入新的雜質,C 中H2O2被還原生成水,無雜質離子引入。

答案:C

四、依據鹽類的水解性確定

例4MnCO3是信息產業和機電工業的重要基礎功能材料,某地有含錳礦石(主要成分是MnO2,還含CaO、Al2O3、FeS等雜質),由此礦石生產MnCO3的工藝流程如下。

相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表1所示。

表1

調節溶液pH 所用物質X 最好為____。

A.NaOH 溶液 B.氨水

C.MnCO3固體 D.鹽酸

解析:利用水解除雜無論在化學工業還是化學實驗中都具有非常重要的意義,其原理是根據鹽的水解程度的不同,通過調節溶液pH 使部分離子轉化為沉淀而除去。結合題給信息,pH=6 時,Fe3+和Al3+都轉化為沉淀。因此,可加入 MnO、Mn(OH)2或MnCO3等,調節溶液的pH,使Fe3+和Al3+的水解平衡正向移動,生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去。注意不能加NaOH、NH3·H2O 等可溶性堿,因加這些物質使溶液pH 升高太快,且堿過量不易察覺,Ca2+也可能轉化為Ca(OH)2沉淀,還會引入Na+、等雜質。

答案:C

五、依據多角度綜合分析確定

例5食鹽中含有一定量的鎂、鐵等雜質,加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質、水分、空氣中的氧氣以及光照、受熱而引起的。為了提高加碘鹽(添加KI)的穩定性,可加穩定劑減少碘的損失。下列物質中有可能作為穩定劑的是_____。(已知3I2+6OH-+5I-+3H2O,還原性:＞I-)

A.Na2S2O3B.AlCl3

C.Na2CO3D.NaNO2

解析:提高加碘鹽(添加KI)的穩定性,主要是防止I-被氧化,根據題給信息“還原性:＞I-”和氧化還原反應的強弱規律,可以選Na2S2O3作穩定劑;又由題給信息,可知I2與OH-會發生反應生成和5I-,而Na2CO3水解呈堿性,因而也可以用Na2CO3作穩定劑,防止加碘鹽(添加KI)在潮濕環境下被氧氣氧化。至于AlCl3,水解后呈酸性,且還原性I-＞ Cl-,所以不能作穩定劑;當NaNO2遇強還原性物質時能表現出氧化性,NaNO2與KI能發生氧化還原反應+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O,不能作穩定劑。

答案:A、C