- 物质的分离和提纯
- 共4370题
(5分,每空1分)有A、B、C、D四种化合物,分别由K＋、Ba2＋、SO42－、CO32－、SO32－、OH－中的两种组成。它们具有下列性质：
①A不溶于水和盐酸
② B不溶于水但溶于盐酸并放出无刺激性气味的气体
③ C的水溶液呈碱性，与H2SO4反应生成A
④ D可溶于水，与H2SO4作用时放出的气体E可使溴水褪色。试回答以下问题
推断A～E的化学式：A． ；B． ；C． ；D． ；E． 。
正确答案
（每空1分，共5分）A: BaSO4; B : BaCO3; C: Ba(O H)2; D : K2SO3; E: SO2
A不溶于水和盐酸，所以A是硫酸钡。B不溶于水但溶于盐酸并放出无刺激性气味的气体，因此B是碳酸钡。C的水溶液呈碱性，与H2SO4反应生成A，所以C是氢氧化钡。D可溶于水，与H2SO4作用时放出的气体E可使溴水褪色，则D是亚氯酸钾，所以E是SO2。
亚氯酸钠（NaClO2）是一种高效氧化剂、漂白剂。已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38℃时析出晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。
完成下列填空：
（1）装置②中产生ClO2的化学方程式为 。装置③的作用是 。
（2）从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为：
①减压，55℃蒸发结晶；② ；③ ；④低于60℃干燥，得到成品。
（3）准确称取所得亚氯酸钠样品10g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（ClO2－+ 4I－+4H+ →2H2O+2I2+Cl－）。将所得混合液配成250mL待测溶液。配制待测液需用到的定量玻璃仪器是 ；
（4）取25.00mL待测液，用2.0 mol/L Na2S2O3标准液滴定（I2 +2S2O32－→2I－+S4O62－），以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为 。重复滴定2次，测得Na2S2O3溶液平均值为20.00 mL。该样品中NaClO2的质量分数为 。
（5）通过分析说明装置①在本实验中的作用 。
正确答案
（1）2NaClO3 + Na2SO3 + H2SO4→2ClO2 + 2Na2SO4 + H2O（2分）防止倒吸。
（2）趁热过滤；用38－60℃的温水洗涤
（3）250mL容量瓶；（2分）
（4）溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色。90.5%（2分）
（5）当关闭K2时，打开K1，可以吸收反应产生的气体。（2分）
试题分析：（1）根据反应物NaClO3、Na2SO3、H2SO4，生成物为ClO2和2Na2SO4，配平方程式为2NaClO3 + Na2SO3 + H2SO4=2ClO2 + 2Na2SO4 + H2O；装置③为安全瓶，防止装置②中气体温度降低而产生倒吸；
（2）因为NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38℃时析出晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl，若要得到NaClO2晶体，需在38－60℃得到晶体，故操作为趁热过滤；用38－60℃的温水洗涤；
（3）容量瓶要指明规格；
（4）有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na2S2O3标准液滴定碘，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
计算时一般找出关系式，由此进行计算，关系式为ClO2－——2I2——4S2O32－
n(ClO2－)= 1/4 n(S2O32－)=1/4×20×10-3×2=0.01mol
m(NaClO2)=0.01×90.5=9.05g 该样品中NaClO2的质量分数为9.05g÷10g=0.905
（5）本实验产生污染性气体，直接排放会污染环境，故需要尾气处理，装置①就是用碱吸收反应产生的ClO2等尾气。
海水是巨大的资源宝库，海水淡化及其综合利用具有重要意义。
完成下列填空：
（1）氯碱工业主要以食盐为原料。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42－及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列操作，正确的操作顺序是 。
①过滤；②加过量的NaOH溶液；③加适量的盐酸；④加过量的Na2CO3溶液；⑤加过量的BaCl2溶液
a．②⑤④①③ b．①④②⑤③ c d．⑤②④①③
（2）在实验室中可以用萃取的方法提取溴，可选用的试剂是________________，所用主要仪器的名称是____________________。
（3）步骤Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是 。
（4）步骤II反应的离子方程式__________________________________________。
（5）海水提溴蒸馏过程中，温度应控制在80~90℃，温度过高或过低都不利于生产 ，请解释原因 。
（6）Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2，可选用__________溶液进行洗涤除去。如直接加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你_______（选填“同意”，“不同意”）该说法，理由是 。
正确答案
（1）AD
（2）CCl4（或苯）；分液漏斗
（3）酸化可抑制Cl2 、Br2与水反应
（4）Br2+SO2+2H2O→4H++SO
（5）温度过高，大量水蒸气随水排除出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。（2分）
（6）MgCl2。不同意；MgO熔点很高，熔融时耗能高，增加生产成本。（2分）
试题分析：（1）除杂时为了把杂质除净除杂试剂需过量，除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42－分别选用Na2CO3溶液、NaOH溶液、 BaCl2溶液，前两中试剂可以用适量的盐酸除去， BaCl2溶液只能放在加入Na2CO3溶液步骤前面，用其除去，注意加盐酸前过滤除去沉淀，故操作顺序为②⑤④①③ 或⑤②④①③；
（2）萃取试剂不能与水互溶且被提取的物质在试剂中的溶解度要远大于在水中的溶解度，实验在分液漏斗中进行；
（3）Cl2 、Br2与水反应是可逆反应，酸化可抑制Cl2 、Br2与水反应；
（5）温度过高，大量水蒸气随水排除出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。
（6）选用MgCl2溶液，使Ca(OH)2转化为Mg(OH)2，同时洗去杂质；MgO熔点很高，熔融时耗能高，增加生产成本，故不用电解熔融MgO制金属镁。
硫酸铜是一种应用广泛的化工原料,实验室中可通过不同途径制取硫酸铜溶液和胆矾(CuSO4·5H2O),其中一种流程如下:
(1)操作Ⅰ具体为 、 、过滤、烘干。
(2)杂铜(含少量有机物)灼烧后的产物除氧化铜还含少量铜,原因可能是 (填字母代号)。
(3)若将杂铜换为纯净的铜粉,可直接向其中加入稀硫酸和Fe2(SO4)3溶液,不断通入氧气。反应完全后向其中加入过量 (填化学式,下同),调节pH=4,生成 沉淀,过滤得硫酸铜溶液[已知Fe(OH)3和Cu(OH)2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4]。
(4)通过下述图1装置也可制取硫酸铜溶液(已知:2NaOH+2NO2
图1 图2
烧瓶内发生反应的离子方程式为 ;
图2是图1的改进装置,其优点有:① ;② 。
正确答案
(1)蒸发浓缩 冷却结晶
(2)AB
(3)CuO(其他合理答案也可) Fe(OH)3
(4)Cu+4H++2N
3Cu+8H++2N
(2)注意信息“含少量有机物”,有机物一般具有还原性,所以A选项也有可能;(3)为了不引入新的杂质,依据信息结合Fe3++3H2O
绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：
已知：室温下饱和H2S溶液的pH约为3．9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1．6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3．0，沉淀完全时的pH为5．5。
（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是______________________________。
（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是 ；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。
（3）操作IV的顺序依次为： 、 ___、 。
操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；② 。
（4）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：a．称取2．8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25．00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0．01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20．00mL（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2+＋MnO4¯＋8H+→5Fe3+＋Mn2+＋4H2O）。
①判断此滴定实验达到终点的方法是 。
②计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 _（用小数表示，保留三位小数）。
正确答案
（1）取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液不显现红色，表明溶液不含Fe3＋(1分)
（2）除去溶液中的Sn2+离子，并防止Fe2＋被氧化 (2分) 防止Fe2＋离子生成沉淀(1分)
（3）蒸发 (1分)冷却结晶 (1分) 过滤(1分)②降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗(1分)
（4）①滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。(2分)
② 0．975 (2分)
试题分析：（1）检验Fe3＋一般用敏感试剂KSCN溶液，方法为取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液不显现红色，表明溶液不含Fe3＋；
（2）通入硫化氢是为了除去杂质锡离子，同时硫化氢具有较强的还原性防止亚铁离子被氧化；FeS开始沉淀时溶液的pH为3．0，故酸化至pH=2是防止Fe2＋离子生成沉淀（室温下饱和H2S溶液的pH约为3．9）；
（3）从滤液中得到绿矾晶体，应采用降温结晶的方法，具体为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到晶体；用洗涤的主要作用是除去表面杂质，少量冰水洗涤是降低晶体溶解，减少溶解损失；
（4）高锰酸钾溶液有颜色，可以根据颜色变化确定反应进行的程度；
根据方程式找出关系得：n(Fe2＋)=5n(MnO4¯)=5×0．01000×20．00×10-3=10-3mol
样品中FeSO4·7H2O的质量分数w=10-3×278÷2．8500=0．975
（7分）有一包白色固体粉末，由Na2SO4、CaCO3、KCl、BaCl2、CuSO4中的三种物质组成，取样进行如下实验：
I．取少量白色粉末，加入足量水，充分搅拌后过滤，得到白色沉淀和无色滤液；
II．向I中滤出的沉淀中加入足量稀盐酸，沉淀全溶解，并生产无色气体。
（1）则原混合物中一定不存在 ，一定存在 。
（2）实验中发生反应的化学方程式： 。
（3）设计实验进一步确定混合物的组成，简述实验步骤、现象和结论。
。
正确答案
（1）CuSO4（1分） CaCO3、KCl（2分）
（2）CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +CO2↑+ H2O（2分）
（3）用试管取适量I过滤得的无色溶液，加入少量BaCl2溶液，若产生沉淀则白色固体组成中有Na2SO4，否则白色固体组成中有BaCl2。（2分，其余合理答案也可）
（1）粉末溶于水，溶液是无色的，所以一定没有硫酸铜。产生的白色沉淀是硫酸钡或碳酸钙。由于白色沉淀完全溶解在盐酸中，并产生无色气体，所以白色沉淀是碳酸钙，则一定含有碳酸钙。由于氯化钡和硫酸钠是不能大量共存的，所以二者只能有一种，又因为样品是由3种物质组成的，所以一定还含有氯化钾。
（2）实验中发生反应的化学方程式是CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +CO2↑+ H2O
（3）硫酸钠能和氯化钡反应生成白色沉淀，所以检验硫酸钠和氯化钡的方法是：用试管取适量I过滤得的无色溶液，加入少量BaCl2溶液，若产生沉淀则白色固体组成中有Na2SO4，否则白色固体组成中有BaCl2。
(每空3分共计10分）硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。
已知溶液pH=3.7时，Fe3+已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb=1.8×10－5，其饱和溶液中c(OH－)约为1×10-3mol·L-1。请回答：
（1）写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式： 。
（2）上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是 （填以下字母编号）
（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是 ；（任写一点）
（4）H中溶质的化学式： ；
（5）计算溶液F中c(Mg2+)＝ （25℃时，氢氧化镁的Ksp=5.6×10-12）
正确答案
（1）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O （2）A
（3）镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等 （4）NaHCO3 （5）5.6× 10–10 mol/L
（1）硫酸渣中只有二氧化硅和盐酸不反应，所以A是二氧化硅，和氢氧化钠溶液反应的方程式是SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
（2）试剂①的作用是中和溶液中的氢离子，生成氢氧化物沉淀。由于氨水中pH最大只能是11，所以应该选择氢氧化钠，答案选A。
（3）根据流程图可知，固体C是氢氧化铁，E是氢氧化镁，所以如果氢氧化钠不足，则镁离子沉淀不完全，且氢氧化铝溶解也不完全。
（4）溶液F是氢氧化钠和偏铝酸钠的混合物，所以通入足量的CO2是生成沉淀氢氧化铝，而溶液中的溶质则是碳酸氢钠。
（5）溶液中OH－浓度是0.1mol/L，所以根据溶度积常数可知，溶液中c(Mg2+)＝5.6×10-12÷0.12＝5.6× 10–10 mol/L。
苯甲酸广泛应用于制药和化工行业。某化学小组用甲苯作主要原料制备苯甲酸，反应过程如下：
甲苯、苯甲酸钾、苯甲酸的部分物理性质见下表：
（1）将步骤①得到混合物加少量水，分离有机相和水相。有机相在 （填“上”或“下”）层；实验操作的名称是 。
（2）步骤②用浓盐酸酸化的目的是 。
（3）减压过滤装置所包含的仪器除减压系统外，还有 、 （填仪器名称）。
（4）已知温度越低苯甲酸的溶解度越小，但为了得到更多的苯甲酸晶体，重结晶时并非温度越低越好，理由是 。
（5）重结晶时需要趁热过滤，目的是 。
正确答案
（1）上（1分） 分液（1分）
（2）使苯甲酸析出（2分）
（3）吸滤瓶（2分） 布氏漏斗（2分）
（4）其它杂质也有可能析出（2分）
（5）为了减少苯甲酸的损失（2分）
试题分析：（1）烃的密度比水小，浮在上层，利用分液进行分离；（2）用浓盐酸酸化有两个作用：把苯甲酸钾转化为苯甲酸，同时降低苯甲酸的溶解度，利于其析出；（4）温度过低，溶液中溶解的其他杂质也可能析出，造成产品不纯；重结晶时需要趁热过滤除去杂质，减少苯甲酸的损失。
工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿（FeO
（1）完成下列化学方程式（在横线填写物质的化学式及系数）：
2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3
（2）操作①包括过滤与洗涤，在实验室中进行洗涤沉淀的操作__________________________________。操作②可选用的装置（部分夹持装置略去）是________（填序号）
（3）写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式：_____________________。
（4）化学需氧量（COD）可度量水遭受有机物污染的程度。在强酸并加热的条件下，用K2Cr2O7做强氧化剂处理水样，并测定消耗的K2Cr2O7的量，然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量（以mg/L计）。化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量（COD）过程如下：
I.取amL水样置于锥形瓶，加入10．00mL 0.2500 mol/L的K2Cr2O7溶液；
II．……。
III．加指示剂，用c mol
①I中量取K2Cr2O7溶液的仪器是_____________；
②计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：要除去1molCr2O72－ 需消耗___molFe2＋，1molCr2O72－相当于_______ molO2。
正确答案
（1）7NaNO2（2分）
（2）向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次（2分） D（2分）
（3）2C2O3
（4）①酸式滴定管或移液管（1分） ②6 1.5（每空1分，共2分）
试题分析: （1）根据反应前后元素的化合价变化可知，反应前铁元素的化合价从＋2价升高到＋3价，失去1个电子。Cr元素的化合价从＋3价升高到＋6价，失去3个电子。而O、Na、C的化合价均没有变化，所以根据电子的得失守恒可知，氮元素的化合价一定降低。由于铁元素共失去2个电子，Cr元素共失去12个电子。因此7个氮原子得到14个电子，则氮元素的化合价从＋5价降低到＋3价，所以还原产物是NaNO2。
（2）过滤后的沉淀洗涤是在过滤器中完成的，所以在实验室中进行洗涤沉淀的操作是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次；操作②是Cr（OH）3分解生成Cr2O3，固体加热分解在坩埚中进行。A是蒸发，B是分液，C是过滤，因此答案选D。
（3）Cr元素是高熔点金属，可以通过铝热反应或电解法冶炼，反应的方程式分别为2C2O3
（4）①K2Cr2O7溶液显酸性且具有强氧化性，因此需要用酸式滴定管或移液管量取。
②K2Cr2O7在氧化还原反应中Cr元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子。而亚铁离子中铁元素的化合价从＋2价升高到＋3价，失去3个电子。因此根据电子得失守恒可知，去1molCr2O72－ 需消耗6molFe2＋。由于1mol氧气做氧化剂得到4mol电子，所以molCr2O72－相当于
从固体混合物A出发可以发生如下框图所示的一系列变化：
（1）在实验室中常用反应①制取气体C。若要收集气体C，可选择下图装置中的 （填字母）
A B C
（2）操作②的名称是 ，在操作②中所使用的玻璃仪器的名称是 。
（3）写出下列反应的方程式：
反应①的化学方程式
反应③的化学方程式
（4）在实验室中，要获得干燥纯净的黄绿色气体F， 可以将它通过下图中的装置，其中瓶I中盛放的
是 ，瓶II中盛放的是 。
正确答案
（1）A、B；（2）过滤；漏斗、玻璃棒、烧杯；（3）2KClO3
试题分析：F为黄绿色气体，则F为Cl2，反应④为二氧化锰与浓盐酸的反应，则D为MnO2，I为MnCl2，G为不溶于稀硝酸的白色固体；溶液H的焰色反应呈紫色，则G为AgCl，H为KNO3，E为KCl，混合物B为MnO2、KCl的混合物，则反应①为2KClO3
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