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探究化学排序题的归类

2019-06-29袁成建

中学化学 2019年1期
关键词:活动性溶质排序

袁成建

化学排序题是中考化学的重要题型,化学排序涉及的内容有物质的基本性质、溶质质量分数、pH的大小以及化学反应、实验操作的先后顺序等。对化学物质的性质强弱、反应先后、相关化学量以及实验操作流程进行排序是总结归纳化学知识,理解反应原理,强化方案设计的一种重要方式。化学排序题一般含有大量的化学信息,形式变化多样,对分析思维要求较高,解决该类题型不仅需要具备充足的化学知识,还需要掌握一定的分析技巧,本文将结合考题归类探究化学排序题,总结知识与方法,以供读者学习参考。

一、关于物理性质的综合排序

物质的物理性质是后续化学研究的基础,可以被人的感官感知或通过实验仪器直接测量的数据均称之为物理性质,前者包括:物质的颜色、气味、状态、挥发性等;后者包括物质的溶解性、质量分数.密度、导电性、腐蚀性等。对物质的物理性质排序最为有效的方法是结合物质的状态和金属性或非金属性进行系统的整理。

例1 (2018年镇江中考化学卷第8题)下列选项的排序正确的是()。

A.利用金属的年代:Al、Cu、Fe(由先到后)

B.元素铁的质量分数:FeO、Fe2O3.FeS(由高到低)

C.元素碳的化合价:CH4、CO、Co(由高到低)

D.物质在水中的溶解度:CaCl2.CaCO3、Ca(OH)2(由大到小)

解析 A选项为金属使用金属的年代排序,先后顺序应为Cu、Fe、Al,错误;B选项为铁的质量分数排序,可以将三种物质变形为2FeO、Fe2O3、2FeS,此时铁元素的质量相等,只需分析相对分子质量即可,相对分子质量越大则铁元素的质量分数越小,由88x2>160>72x2可知大小排序应为:FeO>Fe2O3>FeS,正确;C选项化合价大小排序,CH中碳元素的化合价为-4,CO中碳元素的化合价为+2,C。中碳元素的化合价为0,故大小排序为CO>C。>CH4,错误;D选项对物质的溶解度排序,结合物理性质可知CaCl2易溶液水,CaCO,难溶于水,Ca(OH)2微溶于水,故大小排序为CaCl2>Ca(OH)2>CaCO3。所以答案应选B。

二、化学反应中金属的活动性排序

金属的活动性是分析化学反应进行顺序、反应剧烈程度的依据,金属活动性顺序表是判断金属活动性强弱的基本方法,同时还可以结合金属与同一物质的反应条件、反应现象、难易程度来判别。另外也可以结合置换反应来分析,在同一置换反应中,还原剂的金属活动性强于氧化产物,若置换反应难以进行,则该金属的金属活动性弱于置换的金属。

例2 (2018 年巴中中考化学卷第10题)有X、Y、Z三种金属,X在常温下就能与氧气反应,Y、Z在常温下几乎不与氧气反应;如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Z表面有银析出,而Y没有变化,根据以上实验事实,判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是

A.X、Y、Z

B.X、Z、Y

C.Y、Z、X

D.Z、Y、X

解析 X在常温下可以与氧气反应,而Y、Z几乎不能,则X的金属活动性最强,Y和Z分别与硝酸银溶液反应,前者可以将银置换出来,而后者不能,则三者之间的金属活动性关系为Z>Ag>Y,综合可知X、Y、Z三种金属的的活动性顺序为X>Z>Y,所以答案应选B。

三、溶液中溶质質量大小排序

计算溶液中溶质的质量有多种方式,可以根据溶质的质量分数、溶质的溶解度,还可以通过蒸发称量的方式获得。其中溶质的质量分数与温度无关,仅与溶质和溶剂的质量有关,根据其变形公式可以由溶质的质量分数计算溶质的质量。而溶解度是某一温度下物质在某一溶剂中的溶解性的大小,因此该溶液必为饱和溶液。在对溶质质量排序时,需要结合具体的概念直接计算出溶质的质量。

例3 现有X、Y、Z三种溶液,温度为tC时,X溶液中溶质X的质量分数为15%,而Y溶液对应溶质Y的溶解度为25g,将10gZ的饱和溶液进行蒸发可以得到1.8g的物质Z。则等量的三种溶液中对应溶质的质量由大到小排序应为()

A.X、Z、Y

B.Z、X、Y

C.Y、Z、X

D.X、Y、Z

解析 ,上述溶质的质量分别与溶质质量分数、溶解度和蒸发后固体的质量有关,比较等质量溶液中溶质的质量大小,可以将其均转化为对应溶液的溶质质量分数,溶质质量分数越大,则溶质质量越大。对于溶液X,其质量分数为15%,溶液Y的质量分数应为20%,溶液Z的质量分数为18%,所以溶质的质量大小为Y>Z>X.所以答案应选C。

四、溶液pH的大小排序

pH是衡量溶液酸碱性的量,pH=7时表示溶液为中性;pH<7时溶液为酸性,且pH越小溶液的酸性越强;pH>7时溶液为碱性,且pH越大D溶液的碱性越强。溶液酸碱性的判定方法有两种:一种是采用pH试纸,二是利用化学试液,如紫色石蕊试液,酸性溶液可以使其变红,碱性溶液可以使其变蓝,中性溶液不变色。

例4 (2017 年广西来宾中考化学卷第15题)分别向甲、乙、丙三种无色溶液中滴加紫色石蕊试液,观察到甲溶液变红色,乙溶液变蓝色,丙溶液变紫色。则它们的pH由小到大的排列是()。

A.甲、乙、丙

B.甲、丙、乙

C.乙、甲、丙

D.丙、甲、乙

解析 甲溶液使紫色石蕊试液变红,则溶液为酸性,pH<7;乙溶液使紫色石蕊试液变蓝,则溶液为碱性,pH>7;丙溶液不使紫色石蕊试液变色,则溶液为中性,pH=7。则三种溶液的pH排序为甲<丙<乙,所以答案应选B。

五、物质除杂提纯的过程排序

物质除杂提纯是一个综合思维的过程,涉及到物质的化学和物理性质,需要考虑反应条件、除杂顺序、杂质引人与消除等因素,合理的安排实验顺序是物质提纯的关键。一般在除杂提纯过程中需要将可溶性杂质转化为沉淀或者气体,如加入过量的试剂则必须将其去除,以防新杂质引人,除杂方案设计越简洁越好。

例5 已知NaCl溶液中含有杂质CaCl2、MgCl,和Na2SO4,去除杂质的操作步骤有:①加入过量的NaOH溶液,②加入过量的BaCl2溶液,③过滤,④加适量的盐酸,⑤加人过量的Na2CO,溶液,下列选项对于除杂操作排序正确的是.()。

A.②①⑤③④

B.②①④⑤③

C.①②⑤④③

D.①⑤②③④

解析 分析去除NaCl溶液中的杂质CaCl2、MgCl2和Na2SO.,其中CaCl2和MgCl2含有的阳离子分别为Ca2+和Mg+可以加入NaOH采用生成对应沉淀的方式去除,Na2SO2中的杂质为SO2-,可以采用加入BaCl2生成BaSO,沉淀的方式去除。操作①②不分先后,但之后需要除去引人的新杂质OH-和Ba2+前者用HCI,后者用Na2CO,溶液,且应先进行操作⑤,后续加入HCl可以与过量的Na2CO,生成无杂的NaCl、H2O和CO2,最后进行过滤即可实现对NaCl溶液提纯,所以答案应选C。

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