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  4. 粗盐的提纯氢气的制取和收集氢气还原氧化铜溶液的配制

现有烧杯、试管、量筒、铁架台、铁夹、酒精灯、集气瓶、玻璃片、水槽、玻璃导管、橡皮导管、单孔橡皮塞、药匙13种实验用品,下列实验,不能进行的是_______。(填序号)①制取氧

一、题文

现有烧杯、试管、量筒、铁架台、铁夹、酒精灯、集气瓶、玻璃片、水槽、玻璃导管、橡皮导管、单孔橡皮塞、药匙13种实验用品,下列实验,不能进行的是_______。(填序号)
①制取氧气 ②粗盐的提纯 ③氢气还原氧化铜 ④用固体氢氧化钠配制100克30%的氢氧化钠溶液

考点提示:粗盐的提纯,氢气的制取和收集,氢气还原氧化铜,溶液的配制

二、答案

②④

三、考点梳理

知名教师分析,《现有烧杯、试管、量筒、铁架台、铁夹、酒精灯、集气瓶、玻璃片、水槽、玻璃导管、橡皮导管、单孔橡皮塞、药匙13种实验用品,下列实验,不能进行的是_______。(填序号)①制取氧》这道题主要考你对 粗盐的提纯氢气的制取和收集氢气还原氧化铜溶液的配制 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:粗盐的提纯,氢气的制取和收集,氢气还原氧化铜,溶液的配制

考点名称:粗盐的提纯
  • 粗盐提纯:

          粗盐中含有泥沙等不溶性杂质,以及可溶性杂质如:Ca2+,Mg2+,SO42-等。不溶性杂质可以用过滤的方法除去,可溶性杂质中的Ca2+,Mg2+,SO42-则可通过加入BaCl2、NaOH和Na2CO3溶液,生成沉淀而除去,也可加入BaCO3固体和NaOH溶液来除去。然后蒸发水分得到较纯净的精盐。
  • 粗盐提纯实验:

    1. 实验过程
    (1)溶解
    (2)在天平上称量剩下的粗盐,计算在10毫升水中大约溶解了多少克粗盐。
    (3)加入过量BaCl2(去除硫酸根离子)BaCl2+Na2SO4==BaSO4↓+2NaCl
    (4)加入过量NaOH(去除镁离子)MgCl2+2NaOH==Mg(OH)2↓+2NaCl
    (5)加入过量Na2CO3(去除钙离子及BaCl2中的钡离子)Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl
    (6)Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl
    (注:3,4两步可互换。)
    (7)过滤
    向滤液中加入适量HCl(除去过量NaOH,Na2CO3,可选择用pH试纸控制加入的量,或是直接蒸发)
    (8)蒸发结晶

    2. 实验步骤:
    (1)溶解:
    用托盘天平称取5克粗盐(精确到0.1克),用量筒量取10毫升水倒入烧杯里,
    用药匙取一匙粗盐加入水中,观察发生的现象,用玻璃棒搅拌,并观察发生的现象。
    接着再加入粗盐,边加边用玻璃棒搅拌,一直加到粗盐不再溶解时为止,观察溶液是否浑浊。
    (2)过滤:
    将滤纸折叠后用水润湿使其紧贴漏斗内壁并使滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿,
    倾倒液体的烧杯口要紧靠玻璃棒,玻璃棒的末端紧靠有三层滤纸的一边,漏斗末端紧靠承接
    滤液的烧杯的内壁。慢慢倾倒液体,待滤纸内无水时,仔细观察滤纸上的剩余物及滤液的颜色,
    滤液仍浑浊时,应该再过滤一次。
    (3)蒸发:
    把得到的澄清滤液倒入蒸发皿,把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热同时用玻璃棒
    不断搅拌滤液,等到蒸发皿中出现较多量固体时,停止加热,利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
    (4)用玻璃棒把固体转移到纸上,称量后,回收到教师指定的容器,比较提纯前后食盐的状态
    并计算精盐的产率。
    (5)去除可溶性杂质:溶解,依次加入过BaCl2,NaOH,Na2CO3过滤。向滤液中加入适量HCl,
    蒸发,结晶。
  • 产率计算:

    将提纯后的氯化钠与粗盐作比较,计算精盐的产率。
    (误差分析:明显偏低:A.溶解时将粗盐一次全部倒入水中,立即过滤B.蒸发时,有一些液体、固体溅出。
    偏高:提纯后的精盐尚未完全干燥就称其质量.粗盐中含有其他可溶性固体。)

    元素变化:
    反应前:NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4
    加入BaCl2(过量)产生BaSO4沉淀溶液内还剩:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2
    加入Na2CO3(过量)产生CaCO3沉淀和BaCO3沉淀溶液内还剩:NaCl、MgCl2、Na2CO3
    加入NaOH(过量)产生Mg(OH)2沉淀溶液内还剩:NaCl、Na2CO3、NaOH
    加入HCl(过量)产生CO2、H2O溶液内还剩:HCl、NaCl
    蒸发后:NaCl

    实验现象:
    溶解:粗盐固体为灰色,加入水中所得液体呈浑浊状。
    过滤:滤液是无色透明液体,滤纸上的残留物呈黑色。
    蒸发:随着加热,蒸发皿中液体的量减少;当蒸发到一定程度时,蒸发皿底部有固体析出。蒸发得到的固体为白色。

    过程中玻璃棒的作用:
    (1)溶解时:搅拌,加速溶解
    (2)过滤时:引流
    (3)蒸发时:搅拌,使液体均匀受热,防止液体飞溅
考点名称:氢气的制取和收集
  •  实验室里通常用稀硫酸跟金属锌起反应来制取氢气,也可以用盐酸代替硫酸,用镁或铁代替锌来制取氢气。

  • 氢气的实验室制法:

    化学药品锌粒和稀硫酸
    反应原理Zn + H2SO4== ZnSO4+ H2
    发生装置反应物状态为固态和液态,反应条件为室温,可选择实验室制CO2的反应装置(或用过氧化氢溶液制氧气的反应装置)
    收集装置向下排空气法或排水法
    实验步骤①检验装置的气密性
    ②装锌粒(注意将试管横放,把锌粒放入试管口,再慢慢竖起)
    ③把试管固定在铁架台上
    ④加入稀硫酸
    ⑤收集气体
    注意事项①不能用浓H2SO4代替稀H2SO4,浓H2SO4具有强氧化性
    ②不能用金属活动性顺序表中排在氢后面的金属,如铜,也不能用排在氢前的金属,如钠,一般常用Zn、Al、Fe、Mg等。
    ③长颈漏斗末端应在液而以下,防止氢气从长颈漏斗逸出
  • 氢气的工业制法:

    制取方法原理优缺点
    电解水2H2O2H2↑+O2优点:得到氢气纯度高
    缺点:耗能高
    水煤气C+H2O(g)CO+H2优点:成本低
    缺点:需要设备多(需要除去CO中的杂质)
    天然气CH4C+2H2优点:原料丰富
    缺点:氢气纯度低
    电解饱和食盐水2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2优点:是氯碱化工的副产品
    缺点:纯度低
    理想模式:利用太阳能、高效催化剂分解水2H2O2H2↑+O2优点:不耗费电能、热能,环保
    缺点:人类未能寻找到高效催化剂,还未能实际应用
考点名称:氢气还原氧化铜
  • 氧化铜自身具有氧化性,我们可以用氢气还原氧化铜。
    灼热的氧化铜可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铜+X(氧化物)。

  • 氢气还原氧化铜实验:

    原理H2+CuOH2O+Cu
    装置
    步骤①先通氢气(直到盛氧化铜的试管内充满纯净的氢气)
    ②后点燃洒精灯加热
    ③先熄灭洒精灯停止加热(当出现明显的实验现象后)
    ④后停止通氢气(等试管冷却后再停止) 简单记忆为“氢气早来晚走,酒精灯迟到早退”
    现象①黑色氧化铜变成光亮红色
    ②试管口处有小水珠
    注意事项①通氢气的导管必须伸入试管底部,保证与氧化铜充分反应
    ②必须先通氢气后加热,否则可能会发生爆炸
    ③停止加热后必须等试竹冷却后再停止通氢气,否则铜可能会重新被氧化

    实验总结顺口溜:

    氢气验纯试管倾
    先通氢气后点灯
    黑色变红水珠出
    熄灭灯后再停氢
考点名称:溶液的配制
  • 知识梳理:

    1 、固体 + 水
    ①实验步骤:计算—称量—量取—溶解
    ②实验器材:托盘天平 + 药匙(或镊子) ;合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
    ③注意事项:计算、称量和量取都要准确,溶解时固体要溶解完全

    2 、液体 + 水
    ①实验步骤:计算—量取—溶解
    ②实验器材:合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
    ③注意事项:计算、量取都要准确,同时需要两种不同规格的量筒

  • 配制溶液的步骤:

    (1)用溶质和水配制一定溶质质量分数的溶液

    ①实验用品:托盘天平、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
    ②实验步骤:
    计算→称量药品→量取水→搅拌溶解

    a.计算所需溶质和水的质量;
    b.用托盘天平称量所需溶质,倒入烧杯中;
    c.把水的密度近似看作1g/cm3,用量筒量取一定体积的水,倒入盛有溶质的烧杯里,用玻璃棒搅拌,使溶质溶解;
    d.把配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品的名称和溶液中溶质的质量分数),放到试剂柜中。
    ③导致溶液质量分数变化的因素
    a.称量时物质和砝码的位置放错,如止确称量5.8gNaCl,应在右盘放置5g砝码,再用0.8g游码,若放错位置,将砝码放在天平的左盘,则实际称量NaCl的质量为5g-0.8g=4.2g,这样会导致配制的溶液溶质质量分数变小;
    b.量筒量取水的体积时读取示数错误,读取示数时仰视读数所量取水的实际体积大于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变小;读取示数时俯视读数所量取水的实际体积小于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变大;
    c.将量筒中的水倒入烧杯时洒落到外面或未倒净,将导致溶液溶质质最分数偏大;
    d.所用固体不纯,将会导致溶液溶质质量分数偏小;
    e.计算错误可能会导致溶液溶质质量分数偏大或偏小。
  • 配制溶液时导致溶质质量分数变化的原因:

    在配制一定质量和一定质量分数的溶液过程中,经常会出现所得溶液溶质质量分数偏大或偏小的情况。

    1. 所配溶液溶质质量分数偏小的原因: 
    ①从计算错误角度考虑:水的质量算多了,溶质的质量算少了;
    ②从用托盘大平称量的角度考虑:天平读数有问题。药品和砝码放颠倒了,左盘放纸片但右盘没有放纸片,调零时,游码未拨回“0”刻度等;
    ③从用量筒量取液体的角度考虑:量取溶剂时,仰视读数了;
    ④从转移药品角度考虑:烧杯不干燥或烧杯内有水,量筒中的液体溶质未全部倒人烧杯中;
    ⑤从药品的纯度角度考虑:溶质中含有杂质

    2. 所配溶液溶质质量分数偏大的原因
    ①称量时,所用砝码已生锈或沾有油污;②量取溶剂时,俯视读数了。

  • 综合配制溶液的计算利用:

    所提供的信息可选取多种方案配制所需的溶液。如现有KCl固体、蒸馏水、5%的KCl溶液、15%的KCl溶液,配制100g10%的KCl溶液,其方案有:
    所需药品主要步骤
    10gKCl+90g蒸馏水用天平称量10gKCl,用量筒量取90ml水,分别倒入烧杯,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
    66.7g15%的KCl溶液33.3g蒸馏水用量筒量取33.3mL水,用天平称66.7g15%的KCl溶液,混合均匀即可
    5.3gKCl+94.7g 5%的KCl溶液用天平称量5.3gKCl固体和94.7g 5%的KCl溶液,将5.3gKCl倒入94.7g5%的KCl溶液中,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
    50g5%KCl溶液+50g15%KCl 溶液用天平称量5%、15%的KCl溶液各50g,混合均匀即可

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