MCAT物理:净化技术

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例子问题

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例子问题1:蒸馏

考虑以下解决方案。

溶液A: 1M氯化钠溶液

方案B: 1M硝酸钙溶液

溶液C: 1M蔗糖溶液

等体积的溶液混合,混合物加入蒸馏塔。下面哪个解会先分离?

可能的答案:

解决方案B

解决方案一

解决方案C

这些溶液不能通过蒸馏分离

正确答案:

解决方案C

解释

蒸馏是将液体从溶质或其他液体中分离出来的过程。它利用沸点的差异来分离物质。沸点低的物质首先在精馏塔中蒸发,然后首先被分离出来。问题是哪个解会先被分离;因此,我们需要算出哪种溶液的沸点最低。回想一下,当溶液中有更多的溶质时,溶液的沸点就会升高。氯化钠()产生两种溶质(钠离子和氯离子)。硝酸钙()提供三个溶质(一个钙离子和两个硝酸盐离子)。蔗糖在溶液中不解离成离子;因此,它只提供一个溶质。这意味着蔗糖溶液的分子数量最少,沸点也最低,而且会最先分离。

例子问题1:蒸馏

沸点差异小需要使用__________蒸馏时沸点相差较大,需要使用__________蒸馏。

可能的答案:

很简单……分数

分数……简单的

很简单……简单的

分数……分数

正确答案:

分数……简单的

解释

蒸馏有两种类型。简单蒸馏是用来分离沸点相差很大的分子。分馏用于分离沸点相差很小的分子。如果沸点之间的差值小于。在简单蒸馏中,蒸汽立即被收集到冷凝器中。另一方面,分馏允许蒸汽冷凝和再蒸发几次。这些重复的循环使得分馏比简单蒸馏能更好地净化蒸汽。

例子问题1:蒸馏

下列哪一种混合物可以用分馏分离(每种物质的沸点在)?

I.氯仿(62.2)和(76.7)

2碘(184.3)和汞(356.9)

3硝酸(120)和硫酸(310)

可能的答案:

我只

II及III

I, II,和III

二只

正确答案:

I, II,和III

解释

蒸馏是用来分离具有不同沸点的分子。简单蒸馏是用来分离沸点相差很大的分子。另一方面,分馏是简单蒸馏的一种精制形式,可用于分离沸点相似的分子。注意,分馏可以分离沸点不同或相似的分子;因此,分馏可以用来分离任何给定的混合物。

例子问题2:蒸馏

下列哪一种条件会使物质的蒸馏速度增加最大?

可能的答案:

降低大气压力

降低蒸汽压

降低物质的摩尔分数

降低温度

正确答案:

降低大气压力

解释

当物质变成蒸汽的能力增加时,蒸馏的速度也就增加。回想一下,当对液体施加足够的热量时,就会产生蒸汽。液体变成蒸汽的温度叫做沸点。当蒸汽压(液体蒸汽所施加的压力)等于大气压时,液体就会变成蒸汽。降低大气压力会使液体更容易变成蒸汽;因此,这将增加蒸馏的速度。

降低蒸汽压将从系统中除去蒸汽。这将使蒸馏物质变得更加困难。降低温度会使系统远离沸点,从而减少蒸汽的量。减少物质的摩尔分数将减少物质的表面积(在溶液表面)。液体分子需要出现在表面才能逃离溶液并变成蒸汽;因此,降低摩尔分数会减少蒸汽量。

例子问题1:薄层色谱法

一个新生正计划在他的研究项目中使用薄层色谱法。设置好仪器后,学生忘记在薄层色谱罐上盖上盖子。他在进行TLC实验后得到了较差的结果。以下哪一项能最好地解释他的坏结果?

可能的答案:

开放式系统防止了溶剂在TLC板上的蒸发

打开系统蒸发薄层色谱板上的溶剂

开放系统蒸发溶液中的溶剂

开放式系统防止了溶液中溶剂的蒸发

正确答案:

打开系统蒸发薄层色谱板上的溶剂

解释

薄层色谱是一种实验室技术,通常用于分离混合物的组分。将混合物放置在TLC板(固定相)上,然后将其转移到含有溶剂的罐子中。溶剂穿过平板,并携带着混合物的组分。根据其特性,每个组件在板上被拖动到不同的距离。每个部件所运行的相对距离可用于分离和识别。

在罐子上盖上盖子是很重要的,因为溶剂是一种挥发性物质。一个开放的系统将允许溶剂从TLC板蒸发,并减少通过板的溶剂量。溶液中的溶剂会蒸发,但可以忽略不计,对TLC板上收集的数据无关紧要。

例子问题2:薄层色谱法

以下哪一项可以从薄层色谱结果中确定?

一、混合物中组分的数量

2分量的恒等式

3元器件极性

可能的答案:

I, II,和III

二只

I和III

II及III

正确答案:

I和III

解释

薄层色谱(TLC)用于分离混合物中的成分。在TLC板上分离组件,因为每个组件移动的距离不同。旅行距离取决于几个因素。其中一个因素是极性;因此,薄层色谱可以用来测定物质的极性。

薄层色谱对鉴别物质无效。其他技术,如核磁共振和红外光谱是有用的识别个别成分。Rf化合物的价值可以帮助在广义上识别它,但这种技术只能提供非常基本的识别能力。

例子问题3:薄层色谱法

在进行薄层色谱实验后,研究人员确定Rf组件的值为2。他还指出,溶剂在盘子上移动了4厘米的距离。关于这个实验你能得出什么结论?

可能的答案:

混合物中有多种成分

报告的数据似乎不可靠

该组件移动了8厘米的距离

溶剂不易挥发

正确答案:

报告的数据似乎不可靠

解释

为了解决这个问题,我们需要回顾一下R的定义f

溶剂通常是薄层色谱板上最易流动的物质;因此,它走得最远。这意味着Rf总是小于1,因为R的分子f总是小于分母。题目说Rf取值为2。因为这个大于1,结果似乎不成立。该值表明溶质化合物在TLC板上比溶剂(流动相)移动得更远。

问题4:薄层色谱法

化合物A和B存在于混合物中。Rf计算了两种化合物的值。下面哪个集合是Rf会反映出A和B之间的最大差距?

可能的答案:

正确答案:

解释

化合物A和B在同一混合物中;因此,它们将使用相同的TLC板进行分离。回忆一下R的定义f

由于使用相同的薄层色谱板,化合物A和B的分母将是相同的(单独溶剂的总行程是相同的薄层色谱板)。为了有效地分离它们,化合物必须沿着板块移动不同的距离。当化合物之间的距离相差最大时,分离效果最好。

假设两种化合物的分母都是1。这意味着分子等于Rf价值。如果我们比较给定的Rf我们意识到Rf0.4和0.2的值将给出化合物A和B移动距离的最大差异(差异为);因此,这样会有最好的分离。

例子问题1:电泳

在凝胶电泳中,带负电荷的粒子会向__________带正电的粒子会向__________

可能的答案:

阳极……阳极

阴极……阳极

阴极……阴极

阳极……阴极

正确答案:

阳极……阴极

解释

凝胶电泳是一种根据大小或电荷分离分子的技术。带电粒子可以被分离,因为它们向凝胶的不同一端移动。

带负电的粒子总是向正极移动,而带正电的粒子总是向负极移动(异性相吸)。在凝胶电泳中,正极称为阳极,负极称为阴极;因此,带电粒子将迁移到各自的节点。

例子问题2:电泳

关于等电点(pI)下列哪项是正确的?

I.这是物种和环境共同的特性

2如果pH值大于pI,那么环境就是基本的

3它代表了物种的大小

可能的答案:

第三只

I和II

II及III

二只

正确答案:

二只

解释

等电点是带电粒子失去电荷而变成中性的pH值;因此,pI只是物种的属性(而不是环境的属性)。当环境的pH值等于分子的pI时,分子上的电荷就消失了。碱性环境的特征是pH值高。如果环境的pH值高于pI,则该环境为碱性环境。物种的大小通常用质量或重量来表示,而不是pI。

物质的pI影响其他化学性质,如溶解度。带电物种是极性的,很可能溶解在极性溶剂中,而不带电物种(当pH = pI时)可能是非极性的,更容易溶解在非极性溶剂中。

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