知识背景
在没有冰箱的年代,杭州人过冬靠的是一缸咸货:腌笃鲜里的咸肉、酱鸭、雪里蕻。盐能防腐,是因为它把微生物细胞里的水「抽」了出去。更早的时候,盐甚至是国家财政的支柱——春秋时齐国靠海盐富国,汉武帝设盐铁官营,杭州湾一带自古就是重要的盐场,「盐官」这个古地名今天还留在海宁。
但化学意义上的盐远比食盐宽泛。蒸馒头用的纯碱是盐,灵隐寺石阶用的石灰石是盐,果园配波尔多液用的胆矾也是盐。它们的共同点不在味道,而在组成:都由金属离子(或铵根离子)和酸根离子构成。
这一节要解决三个问题:常见的几种盐各有什么本领?怎样把一种盐认出来(碳酸盐的检验)?两种盐或盐与酸碱相遇时,什么条件下才反应(复分解反应的条件)。这三个问题,几乎撑起了杭州中考化学推断题的全部骨架。
知识讲解
盐的定义与分类
盐:由金属离子(或铵根离子 )和酸根离子构成的化合物。
三点提醒:① 盐溶液不一定显中性,碳酸钠溶液显碱性,硫酸铜溶液显酸性;② 盐不一定可溶,碳酸钙、硫酸钡、氯化银都是难溶的盐;③ 食盐只是盐中的一种,不能把「盐」等同于「食盐」。
几种重要的盐
| 盐 | 化学式与俗称 | 关键性质 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 氯化钠 | ,食盐 | 白色晶体,易溶,中性 | 调味、腌制、生理盐水、工业制烧碱与纯碱 |
| 碳酸钠 | ,纯碱、苏打 | 白色粉末,易溶,溶液显碱性 | 制玻璃、造纸、洗涤剂、蒸馒头中和面团酸味 |
| 碳酸钙 | ,石灰石、大理石主要成分 | 白色固体,难溶于水,能与酸反应 | 建筑石材、补钙剂、制生石灰与二氧化碳 |
| 硫酸铜 | ,胆矾、蓝矾 | 蓝色晶体,易溶,加热失水变白 | 配波尔多液、给水池消毒杀藻、检验水的存在 |
两处细节常考:
- 碳酸钠晶体的风化: 在干燥空气中会失去结晶水变成白色粉末,这是化学变化(有新物质生成),与氢氧化钠的潮解(物理变化)恰好相反。
- 硫酸铜的失水与吸水:,蓝色变白色;白色的无水硫酸铜遇水又变蓝,因此可用它检验某液体中是否含水。
碳酸盐的检验
方法:取样品,滴入稀盐酸,若产生气体,把气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,则样品中含碳酸根(或碳酸氢根)。
两步都不能省:只看到气泡还不能定论(活泼金属遇酸也冒气泡),必须再用石灰水确认气体是二氧化碳,依据 。
复分解反应及其条件
复分解反应:两种化合物互相交换成分,生成另两种化合物的反应,通式为 。酸碱盐之间的反应大多属于这一类。
发生条件:生成物中必须有沉淀、气体或水中的至少一种,否则不反应。另外,反应物一般要求可溶(酸与难溶碳酸盐、难溶金属氧化物反应例外)。
判断三步:① 交换成分写出两种可能的产物;② 逐个检查有没有沉淀、气体或水;③ 有则反应成立,配平并标注 或 。
- 都可溶:钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐——记成「钾钠铵硝全都溶」。
- 盐酸盐:只有氯化银不溶;硫酸盐:只有硫酸钡不溶(硫酸钙微溶)。
- 碳酸盐:只有碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵可溶。碱:钾、钠、钡的碱可溶,氢氧化钙微溶,其余(如氢氧化铜蓝色、氢氧化铁红褐色)都是沉淀。
实验与探究
从海边取来的粗盐含泥沙等不溶性杂质,请把它提纯为较纯净的食盐晶体。
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四步操作:溶解——把粗盐加入水中,用玻璃棒搅拌加快溶解;过滤——沿玻璃棒把浊液倒入贴有滤纸的漏斗,除去泥沙;蒸发——把滤液倒入蒸发皿加热,用玻璃棒不断搅拌防止液体飞溅,当出现较多固体时停止加热;转移与计算——用玻璃棒把晶体转移到纸上称量,算出产率。
三处必答的细节:① 过滤要做到「一贴二低三靠」——滤纸紧贴漏斗内壁,滤纸边缘低于漏斗口、液面低于滤纸边缘,烧杯口靠玻璃棒、玻璃棒靠三层滤纸、漏斗下端管口靠烧杯内壁;② 不能蒸干,因为食盐受热不分解但会飞溅,且残留晶体不易转移;③ 玻璃棒在三步中作用各不相同:搅拌加速溶解、引流、防止局部过热飞溅。误差分析:若产率偏低,可能是溶解不充分、过滤时液体溅出或转移时晶体残留;若产率偏高,则可能晶体没有干燥。注意:这一步只能除去不溶性杂质,要除去氯化镁、硫酸钠等可溶性杂质,还需另加试剂用复分解反应处理。
实验桌上两瓶失去标签的白色粉末,分别是碳酸钠和氯化钠。请设计两种方案把它们区分开。
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方案一 · 加稀盐酸:各取少量于试管,滴入稀盐酸。产生气泡的是碳酸钠,无现象的是氯化钠,依据 。若要严谨,把气体通入澄清石灰水,变浑浊则确证是二氧化碳。
方案二 · 加澄清石灰水:各取少量溶于水后滴入澄清石灰水,产生白色沉淀的是碳酸钠,依据 。也可改用氯化钙溶液,现象相同而且不受碱性干扰,更常用。一个不可靠的方案:只测 pH。碳酸钠溶液显碱性、氯化钠溶液显中性,理论上能分,但两瓶都是白色粉末且浓度未知,若溶液太稀 pH 差别很小,读数容易判断失误。思路小结:鉴别题优先选现象明显、结论唯一的反应——冒气泡和出沉淀就是最好的两个抓手。
经典例题
取杭州某石矿的石灰石样品 克(杂质不与酸反应也不溶于水),放入足量稀盐酸中充分反应,收集到二氧化碳 克。求:(1)样品中碳酸钙的质量;(2)该石灰石中碳酸钙的质量分数。( 为 100, 为 44)
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第一步 · 写出并配平化学方程式:。第二步 · 找准「桥梁物质」——本题唯一确定的量是二氧化碳 克,只有它能通过方程式换算出碳酸钙,杂质既不溶也不反应,不参与计算。第三步 · 标出已知量与待求量的质量关系。 为 100, 为 44。设碳酸钙质量为 :
第四步 · 列比例式求解:,解得 。第五步 · 求质量分数,按定义用碳酸钙质量除以样品总质量:。第六步 · 检验单位与合理性:碳酸钙 克小于样品 克,质量分数 在 到 之间,都合理;杂质为 克,占 ,与结论吻合。答:碳酸钙 克,质量分数为 。易错提醒:不要把 克直接代入方程式——那等于假定样品是纯碳酸钙,结果必错。
难点与易错点
- 把「盐」理解为食盐:化学上的盐是一大类物质,纯碱、石灰石、胆矾都是盐;反过来,纯碱是盐而不是碱,虽然它的溶液显碱性。
- 认为盐溶液都显中性:碳酸钠溶液显碱性、硫酸铜溶液显酸性,只有氯化钠、硫酸钠等少数盐溶液显中性。
- 检验碳酸盐只看气泡就下结论:活泼金属与酸反应也冒气泡,必须把气体通入澄清石灰水,变浑浊才能确证。
- 把风化与潮解记反:碳酸钠晶体风化是失去结晶水(化学变化),氢氧化钠潮解是吸收水分(物理变化)。
- 写复分解反应时不检查条件:氯化钠与硝酸钾交换成分后既无沉淀也无气体和水,不反应;写方程式前必须逐个查产物。
- 忘记标沉淀或气体符号:生成碳酸钙要写 ,生成二氧化碳要写 ;此外过滤蒸发时不能蒸干,也不能忘记玻璃棒引流。
生活中的应用
- 蒸馒头放纯碱:面团发酵产生乳酸等酸性物质,纯碱既能中和酸味,反应放出的二氧化碳又让馒头蓬松。
- 西湖与小区水池投硫酸铜杀藻:硫酸铜能抑制藻类繁殖,但投量必须严格控制,过量会伤害鱼类。
- 石灰石的三重身份:既是灵隐寺石阶、亚运场馆外墙的建材,又是工业上制生石灰()和实验室制二氧化碳的原料。
- 医用生理盐水与补钙片:生理盐水是 的氯化钠溶液;很多补钙片的有效成分正是碳酸钙。
生活应用题 1 · 一瓶纯碱里到底有多少碳酸钠
小杭取家里的食用纯碱样品 克(含少量氯化钠,不与酸反应),加入足量稀盐酸,共收集到二氧化碳 克。求样品中碳酸钠的质量分数。( 为 106, 为 44)
分步解:
- 写出化学方程式:。
- 标出质量关系: 为 106, 为 44。设碳酸钠质量为 ,列比例式 。
- 求解:。
- 求质量分数并检验:。碳酸钠质量小于样品质量,比例接近但不超过 ,合理。答:约 。这个思路正是工业上测定纯碱纯度的基本方法:测生成气体的质量,反推固体的组成。
生活应用题 2 · 除去食盐水里的可溶性杂质
一瓶粗食盐水中混有少量氯化钙和硫酸钠。要除去杂质又不引入新杂质,应依次加入哪些试剂?
分步解:
- 除氯化钙:加适量碳酸钠溶液,,钙离子变成沉淀,剩下的是需要的氯化钠。
- 除硫酸钠:加适量氯化钡溶液,,硫酸根变成沉淀。
- 确定顺序:应先加氯化钡再加碳酸钠。因为碳酸钠既能除钙又能把多余的钡离子一并除去(生成碳酸钡沉淀),顺序颠倒的话多余的钡就没法处理了。
- 最后过滤,得到较纯的食盐水。答:依次加适量氯化钡、过量碳酸钠,过滤即可。除杂三原则:不减少要保留的物质、不引入新杂质、过量的试剂必须能被后续步骤除掉。
考点
- 填空题·高频:盐的定义,判断给定物质是否属于盐;纯碱是盐不是碱
- 实验题·必考:粗盐提纯的四步操作、玻璃棒的三种作用、过滤的「一贴二低三靠」
- 实验题·高频:碳酸盐的检验(稀盐酸加澄清石灰水两步法)
- 选择题·高频:复分解反应的判断与发生条件,常见物质溶解性
- 推断题·高频:利用沉淀颜色(碳酸钙白、氢氧化铜蓝、氢氧化铁红褐)确定物质
- 计算题·高频:由生成的二氧化碳质量反推碳酸盐质量与质量分数;除杂题中试剂的选择与加入顺序,要守住「不引入新杂质」原则
中考真题
下列各组物质的溶液混合后,能发生复分解反应的是( )A. 与 B. 与 C. 与 D. 与
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逐项分析:交换成分后逐一检查产物。A 得硝酸钠和氯化钾,均可溶,不反应。B 得碳酸钙和氯化钠,碳酸钙是沉淀,能反应:。C 得硫酸钠和硝酸钾,均可溶,不反应。D 得硫酸钾和氯化钠,均可溶,不反应。
答案:B。解题捷径:钾钠铵硝全都可溶,所以四组里只要产物全落在这几类中就一定不反应,一眼就能排除 A、C、D。
某同学向盛有 克碳酸钙的烧杯中加入 克稀盐酸,充分反应后固体恰好全部溶解,称得烧杯内溶液质量为 克。(1)生成二氧化碳多少克?(2)求原稀盐酸中氯化氢的质量分数。( 为 100, 为 )
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(1)用质量守恒求气体:反应前总质量为 ,反应后溶液为 ,减少的部分就是逸出的二氧化碳:。
(2)分步计算:第一步,写方程式 。第二步,标出质量关系, 为 100、 为 。第三步,设氯化氢质量为 ,由 解得 。第四步,求质量分数:。检验:也可用二氧化碳 克反推碳酸钙为 克,与题给一致,说明恰好完全反应。答:二氧化碳 克,稀盐酸中氯化氢的质量分数为 。