“最佳物質(zhì)的確定”類題型例析

俞真蓉

近幾年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題中，涉及“最佳物質(zhì)的確定”類的題型備受關(guān)注。這一題型主要以選擇填空的形式呈現(xiàn)，包括單項(xiàng)選擇和多項(xiàng)選擇。這類題目的難度適中，要求考生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，結(jié)合題中信息做出正確選擇。以下例題是往年高考題中有關(guān)“最佳物質(zhì)的確定”類的問題的改編，希望同學(xué)們看后能有所收獲。

一、 依據(jù)物質(zhì)的溶解性確定

例1 一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）的化學(xué)式為[Cu（NH3）4]SO4·H2O，是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體。某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室以氧化銅為主要原料合成該物質(zhì)，設(shè)計(jì)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?jǐn)?shù)的變化曲線如圖1所示。

“溶液C… → 產(chǎn)物晶體”的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(chǎn)品表面的雜質(zhì)，并降低產(chǎn)品因?yàn)槿芙鈳淼膿p失。也就是雜質(zhì)在洗滌劑中溶解度盡可能大一些，而產(chǎn)品在洗滌劑中溶解度盡可能小一些。根據(jù)題給信息，產(chǎn)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?jǐn)?shù)的增大而減小，為了減少[Cu（NH3）4]SO4·H2O 的損失，洗滌晶體時(shí)應(yīng)根據(jù)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(jù)物質(zhì)的酸堿性確定

例2 工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3·5H2O，實(shí)驗(yàn)室可用如下裝置（圖2，略去部分夾持儀器）模擬生產(chǎn)過程。

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(yīng)生成SO2，為使SO2 緩慢進(jìn)入燒瓶C，應(yīng)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(yīng)滿足兩點(diǎn)：一是不能與SO2 發(fā)生反應(yīng)，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(jù)物質(zhì)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(yīng)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.KMnO4 B.Cl2

C.H2O2 D.HNO3

解析：從反應(yīng)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(zhì)，A、B、D 都會(huì)引入新的雜質(zhì)，C 中H2O2 被還原生成水，無雜質(zhì)離子引入。

答案：C

四、依據(jù)鹽類的水解性確定

例4 MnCO3 是信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)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(zhì)），由此礦石生產(chǎn)MnCO3 的工藝流程如下。

相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表1所示。

調(diào)節(jié)溶液pH 所用物質(zhì)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(xué)工業(yè)還是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都具有非常重要的意義，其原理是根據(jù)鹽的水解程度的不同，通過調(diào)節(jié)溶液pH 使部分離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。結(jié)合題給信息，pH=6 時(shí)，F(xiàn)e3+ 和Al3+ 都轉(zhuǎn)化為沉淀。因此，可加入MnO、Mn（OH）2 或MnCO3 等，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+ 和Al3+的水解平衡正向移動(dòng)，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(zhì)使溶液pH 升高太快，且堿過量不易察覺，Ca2+ 也可能轉(zhuǎn)化為Ca（OH）2 沉淀，還會(huì)引入Na+ 、NH+ 4 等雜質(zhì)。

答案：C

五、依據(jù)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(zhì)，加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質(zhì)、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(wěn)定性，可加穩(wěn)定劑減少碘的損失。下列物質(zhì)中有可能作為穩(wěn)定劑的是_____。（已知3I2+6OH- =IO- 3+5I-+3H2O，還原性：S2O23->I-）

A.Na2S2O3 B.AlCl3

C.Na2CO3 D.NaNO2

解析：提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，主要是防止I-被氧化，根據(jù)題給信息“還原性：S2O23->I-”和氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律，可以選Na2S2O3 作穩(wěn)定劑;又由題給信息“3I2+6OH- =IO- 3 +5I- +3H2O”，可知I2與OH― 會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成IO- 3 和5I- ，而Na2CO3 水解呈堿性，因而也可以用Na2CO3作穩(wěn)定劑，防止加碘鹽（添加KI）在潮濕環(huán)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(wěn)定劑;當(dāng)NaNO2 遇強(qiáng)還原性物質(zhì)時(shí)能表現(xiàn)出氧化性，NaNO2 與KI能發(fā)生氧化還原反應(yīng)2NO- 2 +2I- +4H+ =2NO↑+I2+2H2O，不能作穩(wěn)定劑。

答 案：A、C

（責(zé)任編輯 謝啟剛）