- 物质的分离和提纯
- 共4370题
某化学兴趣小组同学在馓“证明海带中存在碘元素”的实验时，对课本上的描述：“海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在”产生了疑问。久置KI固体被氧化变质，呈浅黄色（有I2），KI固体直接加热时，为什么不被氧化呢？因此，小组同学针对I-被氧化条件除了氧气之外还需要什么条件进行了实验探究。
【提出假设】根据久置KI固体会被氧化而变质，结合空气的成分，首先排除 和稀有气体的影响。然后对KI变质条件提出合理假设：
假设一：需要H2O的参与；
假设二：需要CO2的参与；
假设三： 。
【实验验证】
(1)为了验证假设二，小组同学设计了以下实验方案；取10mLKI溶液(浓度较大)于5支试管中，向试管中通入CO2气体或者滴加盐酸。一段时间后对比试管中的颜色深浅，之后向试管中滴入淀粉溶液，再次对比试管中的颜色深浅，具体实验现象见下表：
小组同学通过实验现象深入思考了CO2在反应过程中的作用，得出结论：CO2气体同盐酸一样在KI被氧化的过程中提供 环境。
写出此实验中CO2与KI反应的化学方程式 。
(2)为了验证I-被氧化是否必须要有H2O的参与，小组同学设计了以下实验验证：
【交流提高】
由于空气中CO2和水蒸气的含量很低，导致在加热KI的过程中这两种气体很容易被“驱散”，不能很好地与KI接触，KI自然就不能被氧化。长时间保存碘化钾需要避光、 。
正确答案
（13分）
[提出假设] N2（1分） ； CO2、H2O的共同参与（2分）；
[实验验证] （1）酸性（1分）；4KI + O2 + 2CO2 ="=" 2K2CO3 + 2I2（3分）
（2）
（合理叙述给分）
[交流提高] 密封且放置在干燥处（2分）
试题分析：本题的本质是对氧化条件的探究，发生反应的主体为碘离子和氧气，条件是H2O和CO2中的一种或两种，故探究的方向就是围绕H2O、CO2及H2CO3；从而设计实验进行证明。在实验过程中可以做对比实验和参照实验。在实验设计过程中，就是要对比有无H2O参与反应反应，故用CO2、O2与CO2、O2、H2O，二组反应进行对比从而得到结论。
在解题过程中要注意对题意的理解和与课本知识的结合，辅以解决这类问题的基本方程进行解答。这类题型要敢想、敢做，答题过程中力求准确、规范。
请分别选用一种试剂除去下列物质中的杂质，并写出相应的离子方程式．
正确答案
Na2CO3可与盐酸反应生成NaCl，可加盐酸除去NaCl溶液中的Na2CO3，反应的离子方程式为CO32-+2H+═H2O+CO2↑，
铝可与氢氧化钠溶液反应，而镁不反应，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，
FeCl3可与Fe反应生成FeCl2溶液，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+═3Fe2+．
故答案为：
现提供如下除杂试剂和提纯方法：
从上表中选择合适的除杂试剂和提纯方法填入下表空格内（填序号或字母），下表甲栏括合内为杂质．
正确答案
乙烯可与溴水发生加成反应，可将混合气体通过溴水，用洗气的方法分离，而乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，可用饱和碳酸钠除杂，然后分液．
故答案为：
（1）可用于提纯或分离混合物的方法有：A．过滤B．结晶C．蒸馏D．萃取E．蒸发F．加热等，请选择适合下列各组混合物的分离方法，把相应字母填写在下列横线上．
①除去石灰水中悬浮的CaCO3颗粒______；
②分离沸点不同但又互溶的液体混合物______；
③分离硝酸钾和氯化钠的混合溶液______；
④提取碘水中的碘单质______；
（2）请写出提纯下列物质的试剂或方法，中括号内的为杂质．
①NaCl[Na2CO3]______②KCl[KClO3]______
③Cu（NO3）2[CuSO4]______④CO[CO2]______．
正确答案
（1）①CaCO3颗粒不溶于水，可用过滤的方法分离，故答案为：A；
②沸点不同但又互溶的液体混合物可根据沸点的不同用蒸馏的方法分离，故答案为：C；
③硝酸钾和氯化钠在溶液中的溶解度不同，可用结晶的方法分离，故答案为：B；
④碘在水中的溶解度较小，但在苯或四氯化碳中的溶解度较大，可用萃取的方法分离，故答案为：D；
（2）①Na2CO3与盐酸反应生成氯化钠和二氧化碳气体，加入盐酸可除去Na2CO3，故答案为：盐酸；
②KClO3在加热条件下分解生成KCl和氧气，可用加热的方法除去KCl混有的KClO3，故答案为：加热；
③BaSO4难溶于水，除去Cu（NO3）2中的CuSO4，可加入Ba（NO3）2使CuSO4生成BaSO4而除去，故答案为：Ba（NO3）2；
④CO2在加热条件下与C反应生成CO，除去CO中的CO2，可将气体通过灼热碳粉，故答案为：通过灼热碳粉．
已知苯甲酸乙酯的沸点为213℃（在此温度以下水、乙醇和环己烷以7．0%、17．0%、76．0%的比例成为蒸汽逸出）。请回答上述实验室制备苯甲酸乙酯的有关问题：
（1）①在三颈烧瓶中加入苯甲酸、浓硫酸、过量的乙醇、沸石；②再向该烧瓶中加入环己烷，装上分水器的回流冷却管。实验中使用分水器的目的是（从化学平衡原理分析）_______________。
（2）缓慢加热回流，至分水器下层液体不再增多，停止加热，放出分水器中液体，分水器中液体的三种主要成分是____________。
（3）将圆底烧瓶中的残液倒入盛有冷水的烧瓶中，用_____________溶液中和至弱碱性分液，分出粗产品；水层用乙醚____________（填实验操作名称），醚层与粗产品合并；用纯水洗有机层两次，将醚层与水尽量分净，醚层从上口倒入一个干燥的锥形瓶。
（4）加入适量豆粒大小的无水氯化钙干燥剂，摇动锥形瓶，至醚层澄清透明；醚层过滤入一个干燥的圆底烧瓶；进行____________（填实验操作名称），先蒸出__________后蒸出苯甲酸乙酯。
正确答案
（1）分离反应过程中生成的水，促进酯化反应向正方向进行；（2）水、乙醇和环己烷；
（3）饱和碳酸钠溶液 萃取（4）蒸馏 乙醚
试题分析：（1）苯甲酸和乙醇的酯化反应为可逆反应，水为生成物，实验中使用分水器的目的是分离反应过程中生成的水，促进酯化反应向正方向进行；（2）由题给信息水、乙醇和环己烷以7．0%、17．0%、76．0%的比例成为蒸汽逸出，分水器中液体的三种主要成分是水、乙醇和环己烷；（3）迁移教材乙酸乙酯的制备实验用饱和碳酸钠溶液来中和硫酸和苯甲酸，溶解乙醇，且苯甲酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度不大；由于苯甲酸乙酯易溶于乙醚，用乙醚来萃取水层中残余的苯甲酸乙酯；（4）乙醚与苯甲酸乙酯互溶且二者沸点不同，乙醚的沸点较低，故采用蒸馏的方法将二者分离，沸点低的乙醚先被分离出，后蒸出苯甲酸乙酯。
（5分）甲、乙、丙、丁、戊分别是Na2SO4、Ba(NO3)2、HNO3、BaCl2、NaOH五种溶液中的一种，现利用X溶液鉴别它们，试根据下图关系回答问题：
写出下列物质的化学式：
甲： ；乙： ；丙： ；
丁： ； X： 。
正确答案
BaCl2（1分），HNO3（1分），Ba(NO3)2（1分），Na2SO4（1分），Na2CO3（1分）
试题分析：白色沉淀能和乙反应生成气体和溶液丙，所以乙应该是硝酸，Y是CO2，丙是硝酸盐，则丙是硝酸钡。而白色沉淀应该是碳酸钡，所以甲是氯化钡。CO2和戊反应又生成X，则戊是氢氧化钠，X是碳酸钠。硝酸钡和丁反应又生成白色沉淀，所以丁是硫酸钠。
点评：进行物质的检验时，要依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理、验证即可。该题的突破点应该是白色沉淀和乙反应生成气体，因为能生成气体的也不是酸，据此可以逐一判断。
某化学兴趣小组以工业碳酸钙（含少量Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质）生产二水合氯化钙晶体（CaCl2•2H2O）的操作流程为：
（1）CaCO3与盐酸反应的离子方程式______．
（2）加入氢氧化钙溶液调节溶液的pH为8.0-8.5，此时Al3+、Fe3+沉淀完全，则滤渣主要成分的化学式为______，若用氢氧化钠溶液除杂则产品中可能混有的物质为______．
（3）酸化时加盐酸将溶液的pH调节到4.0左右，其主要目的是______．
（4）操作Ⅰ中应包括①蒸发浓缩②冷却结晶③过滤④______⑤______等实验步骤．
（5）为测定样品中CaCl2•2H2O的含量，称取7.350g样品配成200.0mL溶液，与205.0mL0.5000mol/LAgNO3溶液恰好完全反应．
①样品中CaCl2•2H2O的质量分数为______．
②若计算出结果有明显偏差，你认为在操作Ⅰ的五个步骤中由______引起的（填序号），理由是______．
正确答案
（1）碳酸钙与盐酸的反应的方程式：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，故答案为：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O；
（2）加入氢氧化钙溶液调节溶液的pH为8.0-8.5，此时Al3+、Fe3+沉淀完全，形成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，此时二氧化硅也不会发生反应，若用氢氧化钠溶液除杂，则氢氧化钠会和盐酸反应生成氯化钠，作为杂质混入产品中，故答案为：Al（OH）3、SiO2、Fe（OH）3；NaCl；
（3）酸化时加盐酸将溶液的pH调节到4.0左右，可以将沉淀铁离子以及铝离子而加入的氢氧化钙中和，故答案为：除去过量的氢氧化钙；
（4）氯化钙溶液获得氯化钙晶体的方法：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，故答案为：洗涤；干燥；
（5）①氯化钙溶液和硝酸银反应的实质是氯离子和银离子之间的反应，根据氯元素守恒，即CaCl2～2AgNO3，设和硝酸银反应的氯化钙的物质的量是x，
CaCl2 ～2AgNO3～2AgCl
1 2
x0.205L×0.5000mol/L
解得x=0.05125mol，样品中CaCl2•2H2O的质量分数为
②对氯化钙晶体加热使之失去结晶水操作中，干燥温度过高时CaCl2•2H2O晶体失去部分结晶水，会给实验带来误差，故答案为：⑤；干燥温度过高时CaCl2•2H2O晶体失去部分结晶水．
下列说法正确的是______（填序号）．
①用分液漏斗分离环己烷和水的混合液体
②水的沸点是100℃，酒精的沸点是78.5℃，用直接蒸馏法能使含水酒精变为无水酒精
③苯、溴水和铁粉混合反应来制取溴苯
④用稀溴水滴入苯酚溶液中制备2，4，6-三溴苯酚
⑤配制银氨溶液时，将稀氨水慢慢滴加到稀硝酸银溶液中，产生白色沉淀后继续滴加到沉淀刚好溶解为止
⑥不慎把苯酚溶液沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤
⑦实验室使用体积比为1：3的浓硫酸与乙醇的混合溶液制乙烯时，为防加热时反应混合液出现暴沸现象，除了要加沸石外，还应注意缓慢加热让温度慢慢升至170℃
正确答案
①环己烷和水是互不相溶的两层液体，可以用分液漏斗实现二者的分离，故①正确；
②因为酒精达到一定浓度就会与水“共沸”，酒精不会先蒸发，可以向酒精中加入生石灰再蒸馏，故②错误；
③应该是苯、纯液溴和铁粉混合反应来制取溴苯，不能用溴水，故③错误；
④浓溴水滴入苯酚溶液中可以生成2，4，6-三溴苯酚，不能用稀溴水，故④错误；
⑤向硝酸银中滴加氨水，等到白色沉淀恰好溶解时，可以获得银氨溶液，故⑤正确；
⑥苯酚不溶于水，当苯酚溶液沾到皮肤上，应用酒精擦洗，故⑥正确；
⑦实验室中用体积比为3：1的浓硫酸与乙醇的混合溶液制乙烯，为防止副反应的发生，温度要迅速升至170℃，故⑦错误．
故选①⑤⑥．
根据废水中所含有害物质的不同，工业上有多种废水的处理方法．
（1）①废水I若采用CO2处理，离子方程式是______．
②废水Ⅱ常用明矾处理．实践中发现废水中的c（HCO-3）越大，净水效果越好，这是因为______．
③废水Ⅲ中的汞元素存在如下转化（在空格上填相应的化学式）：Hg2++______═CH3Hg++H+
我国规定，Hg2+的排放标准不能超过0.05mg/L．若某工厂排放的废水1L中含Hg2+3×10-7mo1，是否达到了排放标准______（填“是”或“否”）．
④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN-成CO2和N2，若参加反应的Cl2与CN-的物质的量之比为5：2，则该反应的离子方程式为______．
（2）化学需氧量（COD）可量度水体受有机物污染的程度，它是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化刹的量，换算成氧的含量（以mg/L计）．某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量（COD），过程如下：
Ⅰ．取V1 mL水样于锥形瓶，加入10.00mL 0.2500mol/L K2Cr2O7溶液．
Ⅱ．加碎瓷片少许，然后慢慢加入硫酸酸化，混合均匀，加热．
Ⅲ．反应完毕后，冷却，加指示剂，用c mol/L的硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液 滴定．终点时消耗硫酸亚铁铵溶液V2 mL．
①I中，量取K2Cr207，溶液的仪器是______．
②Ⅱ中，碎瓷片的作用是______．
③Ⅲ中，发生的反应为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3+7H2O由此可知，该水样的化学需氧量COD=______（用含c、V1、V2的表达式表示）．
正确答案
（1）①pH接近7，用CO2处理，生成HCO3-，则反应的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-，故答案为：OH-+CO2=HCO3-；
②HCO3-和Al3+发生相互促进的水解，生成CO2和Al（OH）3，从而增强净水效果，
故答案为：HCO3-会促进Al3+的水解，生成更多的Al（OH）3，净水效果增强；
③根据电荷守恒可质量守恒可知，应为Hg2+和CH4的反应，
1L水中，n（Hg2+）=3×10-7mo1，则m（Hg2+）=3×10-7mo1×200.6g/mol=6.02×10-5g=0.06mg＞0.05mg，所以没有达到排放标准，故答案为：CH4；否；
④废水Ⅳ常用C12氧化CN-成CO2和N2，若参加反应的C12与CN-的物质的量之比为5：2，
则反应的离子方程式为5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+，故答案为：5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+；
（2）①K2Cr207具有强氧化性，应用酸式滴定管或移液管量取，如用碱式滴定管，会腐蚀橡胶管，故答案为：酸式滴定管（或移液管）；
②碎瓷片起到防止暴沸的作用，故答案为：防止暴沸；
③n（K2Cr2O7）=0.01L×0.2500mol/L=2.5×10-3mo1，
n（Fe2+）=V2×10-3L×cmol/L=cV2×10-3mol，
由Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O可知，
水样消耗的n（K2Cr2O7）=2.5×10-3mo1-
得电子：2×（6-3）×
根据电子转移，相等于
m（O）=
所以：COD=
故答案为：
过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。用低浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下可以合成过氧化尿素。反应的方程式为：CO(NH2)2+H2O2
合成过氧化尿素的流程及反应装置图如下：
请回答下列问题：
（1）仪器X的名称是 ；冷凝管中冷却水从 （填“a”或“b”）口进入；
（2）反应器的加热方式是 。
（3）搅拌器是否可用铁质材料 （填“是”或“否”），原因是 ；
（4）步骤①采用减压蒸发的原因是 。
（5）母液可以循环使用提高原料利用率，若欲从母液中分离出H2O2和尿素， 可采用的操作是
A．盐析、过滤 B．减压蒸馏、结晶
C．分液、过滤 D．常压蒸馏、萃取
（6）准确称取0.5000g产品于250mL锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加1mL6mol·L-1H2SO4，用0.1000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点时消耗20.00mL（尿素与KMnO4溶液不反应），则产品中CO(NH2)2•H2O2的质量分数为 ；若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，则测得的过氧化尿素含量 （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。
正确答案
（1）三颈烧瓶(1分) a(1分) （2）水浴加热(2分)
（3）否(1分) 因为铁与双氧水反应生成铁离子，而铁离子又促进双氧水分解(2分)
（4）过氧化尿素在温度高于45℃时会发生分解(2分)
（5）B(2分) （6）94%(2分) 偏高(1分)
试题分析；冷凝管水的流向是下进上出。因此是从a口进入。三颈烧瓶一般选择水浴加热的方法进行加热。此反应中搅拌器不能选择体质材料，主要是铁与双氧水反应生成铁离子，而铁离子又促进双氧水分解。从题中列出的表格可知过氧化尿素在温度高于45℃时会发生分解。因此步骤①要采用减压蒸发。高锰酸钾滴定过氧尿素，主要是高锰酸钾与双氧水的反应。
由5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 =" 8" H2O+2 MnSO4 + K2SO4+ 5 O2可知两摩尔的高猛酸性可以氧化五摩尔的双氧水，而题意中可知用了0.02乘以0.1等于0.002摩尔的高锰酸钾，根据比例关系可求出，此时消耗双氧水的物质的量为0.002乘以5再除以2得0.005摩尔。即过氧尿素的物质的量为0.005摩尔即质量为94乘以0.005等于0.47克，则产品中CO(NH2)2•H2O2的质量分数为0.47除以0.5等于94%
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