- 物质的分离和提纯
- 共4370题
下图表示从固体混合物中分离X的2种方案，请回答有关问题。
（1）选用方案I时，X应该具有的性质是____________，残留物应该具有的性质是_______________；
（2）选用方案Ⅱ从某金属粉末（含有Au、Ag和Cu）中分离Au，加入的试剂是___________，有关反应的化学方程式为__________________；
（3）为提纯某Fe2O3样品（主要杂质有SiO2、Al2O3），参照方案I和Ⅱ，请设计一种以框图形式表示的实验方案（注明物质和操作）______________________________________。
正确答案
（1）有挥发性（或易升华）；受热不挥发，且具有较高的热稳定性
（2）HNO3；3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Ag＋4HNO3(稀)=3AgNO3＋NO↑＋2H2O [或Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、Ag＋2HNO3(浓)=AgNO3＋NO2↑＋2H2O]
（3）“略”
将煤焦油中的苯、甲苯和苯酚进行分离，可采取如下图示方法和操作：
（1）写出物质(1)和(5)的化学式：(1)___________；(5)___________；
（2）写出分离方法(1)和(2)的名称：(1)___________；(2)__________；
（3）混合物加入溶液(1)反应的化学方程式____________________________。
正确答案
（1）NaOH；CO2
（2）分液；蒸馏
（3）C6H5OH + NaOH→C6H5ONa + H2O
现有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液，某同学设计方案分离三种物质，并检验其中的某些离子和物质。
已知：（1）酸性强弱：HCl>苯甲酸>H2CO3>苯酚> HCO3－ （2）部分物理参数如下：
供选择试剂：10%氢氧化钠溶液、0.1mol/L盐酸、0.1mol/LNa2CO3、0.1mol/L NaHCO3、浓溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl3、0.1mol/L BaCl2、CO2、0.1mol/L溴水、澄清石灰水
（1）分离物质流程如下：
①物质C是_____________，操作IV是_____________。
②操作III发生的主要化学反应方程式_________________ _______________________________。
③混合液2中加入生石灰的原因是_______。
（2）该同学检验混合液1中是否含有苯酚和NaHCO3，以证明酸性的强弱。
（3）称取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固体溶于足量乙醇中，滴加足量饱和NaHCO3溶液，测得放出的CO2（标准状况下，不考虑CO2溶于水）为33.6mL ，则苯甲酸的质量分数为_________________________（只列式，不计算），结果为________。（结果保留1位小数）（苯甲酸的相对分子质量为122，苯酚相对分子质量为94）
正确答案
（17分）
①CO2 （2分） 过滤（2分）
②
③生石灰与混合液2中的水反应，生成氢氧化钙溶液，便于乙醇从混合物中蒸馏出来（意思相同也得分）（2分）
（2）
（3） 
试题分析：（1）①由于酸性强弱：HCl>苯甲酸>H2CO3>苯酚> HCO3－，则苯甲酸和苯酚的乙醇溶液与碳酸钠混合时，苯甲酸与碳酸钠反应，生成苯甲酸钠、二氧化碳和水，苯酚与碳酸钠反应生成苯酚钠和碳酸氢钠，而乙醇与碳酸钠都不反应；读图可得，混合液1的主要成分是苯甲酸钠、苯酚钠、碳酸氢钠、碳酸钠等物质，混合液2的主要成分是乙醇等物质；根据酸性强弱顺序，则物质C是碳酸或二氧化碳气体，苯酚钠与碳酸或二氧化碳和水发生复分解反应，生成苯酚、碳酸氢钠，而苯甲酸钠与碳酸或二氧化碳和水不反应，则混合液3的主要成分是苯甲酸钠和碳酸氢钠等物质；物质D是盐酸或HCl，盐酸与苯甲酸钠发生复分解反应，生成苯甲酸和氯化钠，盐酸与碳酸氢钠发生复分解反应，生成氯化钠、二氧化碳气体和水；由于苯甲酸微溶于水，则盐酸与苯甲酸钠反应容易形成苯甲酸的过饱和溶液时，可以析出苯甲酸晶体，从溶液中分离出苯甲酸晶体的操作IV是过滤；②略；③生石灰为氧化钙，CaO是碱性氧化物，容易与水反应，生成溶沸点较高的氢氧化钙，而乙醇与氧化钙不反应，且乙醇的溶沸点较低，蒸馏时乙醇容易从混合物中分离；（2）由于碳酸钠过量，则混合液1中可能含有苯甲酸钠、苯酚钠、碳酸氢钠、碳酸钠等物质，其中碳酸钠能干扰碳酸氢钠的检验，因此步骤①应先取样，再加入过量0.1mol/L BaCl2，振荡，静置，将碳酸根离子完全沉淀为碳酸钡，排除碳酸根离子对碳酸氢根离子的干扰；根据步骤②中现象和结论逆推，由于碳酸氢根离子在强酸作用下可以变为二氧化碳气体，说明向步骤①的上层清液中滴加足量0.1mol/L盐酸，再将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明溶液1中含有碳酸氢根离子；由于步骤2中加入过量盐酸可以将苯酚钠转变为苯酚，因此步骤③需要另取混合液1，由于苯酚遇氯化铁溶液显紫色，苯酚钠遇氯化铁溶液不变色，苯酚遇浓溴水反应生成白色沉淀，苯酚钠遇浓溴水不能产生白色沉淀，因此向样品中加入0.1mol/L FeCl3或浓溴水，振荡，溶液不显紫色（或不出现白色的沉淀），说明混合液1不含有酚羟基或苯酚；（3）先求二氧化碳的物质的量（33.6×10－3/22.4mol），再根据苯甲酸与饱和碳酸氢钠溶液反应中苯甲酸与二氧化碳的系数之比等于物质的量之比求苯甲酸的物质的量（33.6×10－3/22.4mol），然后根据摩尔质量求苯甲酸的质量（33.6×10－3/22.4mol×122g/mol），最后根据混合固体的质量求苯甲酸的质量分数，即[33.6×10－3/22.4mol×122g/mol]÷2.0g×100%=9.15%≈9.2%。
某综合实验小组来自来水厂参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如
下图所示：
提供的试剂：饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、Ba(NO3)2溶液、75％的乙醇、生石灰、CCl4、BaCl2溶液
（1）为除去源水中含有Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、Cl－、SO42－等离子，选出a所代表的试剂，按加入的顺序依次为 （只填化学式）。
（2）加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是 （选填下列各项的序号）。
A．只有物理变化，无化学变化
B．只有化学变化，无物理变化
C．既有化学变化，又有物理变化
FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种胶状沉淀的化学式为 。
（3）通入气体CO2的目的是 和 。
（4）下列物质中，可用来代替气体Cl2的是 （填写序号）。
① ClO2 ② O3 ③ 浓氨水 ④ SO2 ⑤ 浓硫酸
正确答案
（12分，每空2 分）（1）BaCl2；CaO（2分） （2）C (2分）、Fe(OH)3（2分）
（3）除去Ca2+、调节溶液的pH；（4分） （4）① ② （2分，见错不给分）
试题分析：（1）生石灰溶于水生成氢氧化钙，氢氧化钙和镁离子结合生成氢氧化镁白色沉淀，和HCO3－反应生成CO32－，进而生成碳酸钙沉淀，而SO42－能和Ba2＋结合生成白色沉淀硫酸钡。又因为过量的Ba2＋需要CO32－除去，所以按加入的顺序依次为BaCl2、CaO。
（2）混凝剂能生成具有吸附性能的胶体，该过程是化学变化。水的净化过程是物理变化，所以答案选C。亚铁离子具有还原性，能被氧化生成铁离子，所以红褐色沉淀是氢氧化铁。（3）通入二氧化碳，增大溶液中碳酸根离子浓度，则与钙离子反应生成沉淀，从而除去钙离子，并降低溶液的碱性，调节溶液的酸碱度。
（4）氯气具有强氧化性，能杀菌消毒，则作为Cl2的替代品的物质需具有强氧化性，选项中只有①②④具有强氧化性，但④中浓硫酸具有腐蚀性，不能作为自来水的消毒，则只有①②符合题意，因此答案为①②。
点评：该题紧密联系生活实际，贴近生活，针对性强，属于中等难度的试题，有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性。明确净化原理及各物质的性质、发生的化学反应是解答本题的关键。
铬酸铅俗称铬黄，不溶于水．广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业．实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等）制备铬黄的工艺流程如下：
（1）将铬污泥粉碎的目的是______．操作a的名称为______．
（2）废渣的主要成分是Al（OH）3和Fe（OH）3．已知25℃时，Al（OH）3的Ksp=1.3×10-33，则该温度下反应Al3++3H2O
（3）写出加入30%H2O2过程中发生的离子反应方程式：______．
（4）加入Pb（NO3）2沉淀CrO42-时，检验沉淀是否完全的方法是______．
（5）在废液中加入10%明矾溶液发生反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）将铬污泥粉碎可以增大与盐酸的接触面积，有利于提高浸取率；
由流程图可知，操作a是把溶液与不溶物分离，应是过滤；
故答案为：增大接触面积，提高浸取率；过滤；
（2）Ksp[Al（OH）3]=c（Al3+）•c3（OH-）=1.3×10-33，水解平衡常数Kh=
故答案为：7.7×10-10；
（3）由流程图可知，加入30%H2O2的目的是在碱性条件下将CrO2-氧化为CrO42-，同时生成水，
反应离子方程式为3H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO42-+4H2O；
故答案为：3H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO42-+4H2O；
（4）检验沉淀是否完全的方法是：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO3）2溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
故答案为：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO3）2溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
（5）废液中含有Pb（NO3）2，废液中加入10%明矾溶液目的是将Pb2+转化为PbSO4沉淀，
反应方程式为2Pb（NO3）2+KAl（SO4）2=2PbSO4↓+KNO3+Al（NO3）3；
故答案为：2Pb（NO3）2+KAl（SO4）2=2PbSO4↓+KNO3+Al（NO3）3．
用于提纯或分离物质的方法有：A、萃取分液 B、加热分解 C、蒸发结晶 D、分液 E、蒸馏F、过滤、G、渗析 等，请将提纯或分离方法的序号填在后面横线上．
（1）分离四氯化碳（沸点为76.75℃）和甲苯（沸点为110.6℃）的混合物______
（2）除去氧化钙中的碳酸钙______
（3）海水晒盐______
（4）除去氢氧化铁胶体中混有的氯离子、钠离子______．
正确答案
（1）四氯化碳与甲苯的沸点不同，可用蒸馏的方法分离，故答案为：E；
（2）碳酸钙加热分解生成氧化钙，可用加热分解法分离，故答案为：B；
（3）水在加热条件下易挥发，可用蒸发的方法除去食盐溶液中的水，故答案为：C；
（4）胶体不能透过半透膜，可用渗析的方法分离，故答案为：G．
某科研小组以难溶性钾长石（K2O．Al2O3.6SiO2）为原料，提取A1203、K2CO3等物质，工艺流程如下：
（1）“煅烧”过程中有如下反应发生：
①钾长石中的硅元素在CaCO3作用下转化为CaSiO3，写出SiO2转化为CaSiO3的 化学方程式______
②钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和 KAlO2，写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式______．
（2）已知NaAlO2和KAlO2易发生如下反应：AlO
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是______ （用离子方程式表示）．
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是______、______和水．
正确答案
（1）①碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CaCO3+SiO2
故答案为：CaCO3+SiO2
②氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，Al2O3+Na2CO3
故答案为：Al2O3+Na2CO3
（2）偏铝酸根离子是强碱弱酸盐，在酸性溶液中会发生反应生成沉淀或铝离子，在中性溶液中会发生水解生成氢氧化铝，只有在碱性条件下，不反应不水解，所以在须在碱性条件下，“浸取”时不断搅拌能提高浸取速率，
故答案为：碱；提高浸取速率；
（3）碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，碳酸氢根离子是弱酸的酸根离子不能拆成碳酸根离子和氢离子，离子反应方程式为：HCO3-+2OH-=CO32-+H2O，
故答案为：HCO3-+2OH-=CO32-+H2O；
（4）煅烧时需要碳酸钠，在流程图提取碳酸钾之前可得到碳酸钠，所以碳酸钠为可循环利用的物质，在浸出液中需通二氧化碳，而碳酸钙与二氧化硅、氧化铝和碳酸钠在高温下反应都有二氧化碳生成，所以，二氧化碳是可循环使用的物质，
故答案为：Na2CO3、CO2；
在中学化学实验中，通常用无水硫酸铜检验少量水的存在．由于无水硫酸铜吸湿性很强，需要现制现用．
方法甲：取2药匙细小的硫酸铜晶体置于______中研碎后放入坩埚，将坩埚放在______上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌，最后将坩埚移入______中进行冷却（请选用合适仪器或设备填空：表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角）．
方法乙：取2药匙研碎的硫酸铜晶体于小烧杯中，加入20ml浓硫酸（质量分数不低于98%），并用玻璃棒搅拌，静置5min后倾去浓硫酸，用无水乙醇洗涤数次，倒在滤纸上晾干．
交流与讨论：
（1）方法甲中，加热温度稍高时会出现变黑现象，原因是______（用化学方程式表示）；
（2）方法乙中，浓硫酸的作用是______，为了不浪费药品，对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是______，所用的主要玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、承接管（牛角管）、锥形瓶______等；
（3）用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时，除了发现固体变蓝外，还发现该双氧水中有气泡产生，对此你有何猜想______；
（4）目前工业上正积极探索用浓HNO3作氧化剂，用Cu与浓H2SO4、浓HNO3反应，采取间歇加热、逐渐加入浓HNO3的方法来制备CuSO4•5H2O 的新工艺．模拟制备装置如图所示．
问题一如图装置中，分液漏斗内装的液体是______；反应结束时，获取CuSO4•5H2O的操作过程是先______，后______；趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中冷却，析出晶体CuSO4•5H2O，过滤、晾干；
问题二工业上用石灰乳吸收尾气，除了防止环境污染外，还能得到了有经济实用价值的副产品----亚硝酸钙．尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是：______；
问题三将石灰乳稀释，可得到澄清石灰水． 澄清石灰水与CO2相遇能够产生白色沉淀．某同学想用如图所示装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2．教师指出制取等量的气体，该装置需要太多的盐酸，造成浪费．该同学对该装置某部位加了一个小试管，解决了这个问题．请你把改进画在图中合适的位置．______．
正确答案
方法甲：方法甲是通过加热CuSO4•5H2O晶体，使晶体失水而得到无水硫酸铜．首先应将CuSO4•5H2O晶体在研钵中研碎，使之成为细小的颗粒或粉末，增大其受热面积，加快失水速度，然后将研碎的CuSO4•5H2O晶体放入坩埚中，将坩埚放在泥三角上加热．由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气，故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却．
故答案为：研钵；泥三角；干燥器；
【交流与讨论】（1）在方法甲中，加热温度过高时，由于CuSO4•5H2O发生分解反应生成黑色的CuO，导致产品变黑．故答案为：CuSO4•5H2O 
（2）方法乙是利用浓硫酸的吸水性，吸取CuSO4•5H2O晶体中的水，再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸，从而得到无水硫酸铜．再生无水乙醇可通过加入CaO（生石灰）进行蒸馏的方法实现．根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器还应有酒精灯、冷凝管，故答案为：吸水剂；加CaO后蒸馏（或蒸馏也可）；酒精灯、冷凝管；
（3）气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致，故答案为：铜离子（或硫酸铜）对双氧水分解有催化作用；
（4）【问题一】本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu（NO3）2，然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸，Cu（NO3）2与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液，CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4•5H2O晶体．由于反应过程中有可溶于水的气体NO2生成，在撤导管时，操作不规范可以引起倒吸，应先撤导管再迅速撤加热装置；
故答案为：浓硝酸；先撤去导管；后停止加热；
【问题二】Cu与浓硝酸反应过程中，由于HNO3的浓度逐渐降低，得到的气体为NO和NO2，且Cu（NO3）2与浓硫酸反应过程中，HNO3也会发生分解产生NO2，由于NO、NO2属于有毒的大气污染物，应对尾气进行处理．根据题意，尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca（OH）2，生成物为Ca（NO2）2和H2O，据此可写出相应反应的化学方程式分别为
NO2+NO+Ca（OH）2=Ca（NO2）2+H2O 或4NO2+2Ca（OH）2=Ca（NO3）2+Ca（NO2）2+2H2O，
故答案为：NO2+NO+Ca（OH）2=Ca（NO2）2+H2O 或4NO2+2Ca（OH）2=Ca（NO3）2+Ca（NO2）2+2H2O；
【问题三】在长颈漏斗的下端套一个小试管可防止造成过多盐酸浪费，故答案为：
某粗盐主要成分为氯化钠，杂质为不溶性泥沙和可溶性的MgCl2、CaCl2和Na2SO4．某校化学兴趣小组欲探究食盐的精制过程，以该粗盐为原料，设计方案流程如下：
试回答下列问题：
（1）在第①步和第⑤步中都要用到玻璃棒，它们的主要作用分别是______、______．
（2）第②步操作的目的是除去粗盐中的______ （填化学式，下同），第⑥步操作的目的是除去滤液中的______、______．
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO4、Mg（OH）2、______、______（填化学式）
（4）在第⑨步操作中，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，理由是______．写出第⑥步涉及的两个化学反应的离子方程式：______、______．
正确答案
（1）在粗盐提纯时，用玻璃棒溶解，玻璃棒的作用是加速粗盐的溶解，过滤是将固体和液体进行分离的一种操作，玻璃棒在其中的作用是引流，故答案为：加速粗盐的溶解；引流；
（2）氯化钡可以和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，步骤②是为了除去硫酸钠，第⑥步操作加入盐酸，盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水，与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水，
故答案为：Na2SO4；HCl；Na2CO3；
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO4、Mg（OH）2、CaCO3以及BaCO3，故答案为：CaCO3；BaCO3；
（4）加入氢氧化钠，可以除去溶液中的氯化镁，发生反应的化学方程式为：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，否则会引入钾离子，第⑥步加入盐酸，盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水，与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水，实质是：H++OH-=H2O，CO32-+2H+=H2O+CO2↑，
故答案为：会引入新的杂质KCl；H++OH-=H2O；CO32-+2H+=H2O+CO2↑．
对于混合物的分离或提纯，常采用的方法有：①过滤②蒸发结晶 ③蒸馏④萃取⑤洗气⑥加热分解等．选用合适的方法序号填空．
（1）实验室中的石灰水久置，液面上常悬浮有CaCO3微粒．可用______的方法除去Ca（OH）2溶液中悬浮的CaCO3微粒．
（2）除去H2中的CO2，可用______的方法除去．
（3）为了从氯化钾和二氧化锰的混合物中获得氯化钾，可先加足量的水溶解，过滤，将得到的滤液______，就可得到氯化钾晶体．
（4）除去氧化钙中的碳酸钙，可用______的方法．
（5）从溴水中提取溴单质，可用______方法．
（6）分离沸点相差较大的液体混合物，可用______方法．
正确答案
（1）碳酸钙微粒和水互不相溶，可用过滤的方法分离，故答案为：①；
（2）氢气和二氧化碳性质不同，二氧化碳可以和碱反应，而氢气不能，可以采用洗气的方法来除杂，故答案为：⑤；
（3）从氯化钾的水溶液中获得氯化钾可以采用蒸发结晶的方法，故答案为：②；
（4）碳酸钙高温易分解为氧化钙和二氧化碳气体，故可以采用加热的方法来分离，故答案为：⑥；
（5）从溴水中提取溴单质，可以向溴水中加入四氯化碳，这样溴单质溶于四氯化碳中，实现溴和水的分离，故答案为：④；
（6）分离沸点相差较大的液体混合物，可用蒸馏法，故答案为：③．
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