- 物质的分离和提纯
- 共4370题
实验室用乙醇和浓硫酸共热制取乙烯，常因温度过高而生成少量的二氧化硫，有人设计下列实验以确认上述混和气体中有乙烯和二氧化硫。
（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ装置可盛放的试剂是：I ；II ；III ；IV （将下列有关试剂的序号填入空格内）；
（2）能说明二氧化硫气体存在的现象是 ______________________________________；
（3）使用装置Ⅱ的目的是 _________________________________________________ ；
（4）使用装置Ⅲ的目的是___________________________________________________；
（5）确证含有乙烯的现象是_________________________________________________。
正确答案
（1）ABAD; （2） （1）中品红褪色; （3）除去二氧化硫；
（4）确认二氧化硫已完全除净；（5）酸性高锰酸钾溶液褪色
试题分析：乙烯和二氧化硫都能使溴水褪色，也都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。所以在检验乙烯前要先检验二氧化硫并将其除去。SO2有漂白性，能使品红溶液褪色。用品红来检验SO2的存在。SO2是酸性氧化物，能和碱发生反应生成盐和水。用氢氧化钠溶液除去二氧化硫。二氧化硫是否除干净再用品红来检验。最后用酸性高锰酸钾溶液来验证乙烯的存在。
（8分）防止水体污染，改善水质，最根本的措施是控制工业废水和生活污水的排放。有一种工业废水，已知其中含有大量的Fe2+和SO42－，少量的Ag+ 以及部分污泥。某校化学兴趣小组同学通过下列操作过程，回收物质，处理废水。
根据上述操作过程，回答下列问题：
（1）在实验室进行①操作时，需要的主要玻璃仪器有 。（2）操作②的名称是 。
（3）向溶液A中需要加入过量X，X是 ，发生反应的离子方程式为 。
（4）上述操作回收到的物质是 。
正确答案
（8分）（1）漏斗烧杯玻璃棒 （2）蒸发结晶
（3）Fe Fe+2Ag+=Fe2++2Ag （4）银和硫酸亚铁晶体
试题分析：（1）操作①是过滤，需要的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。
（2）溶质从溶液中析出，需要蒸发结晶。
（3）要回收单质银，且不能在引入杂质，则X应该是铁，发生反应的离子方程式是Fe+2Ag+=Fe2++2Ag。
（4）根据转化图可知，固体B是银，晶体是硫酸亚铁晶体
点评：把物质中混有的杂质除去而获得纯净物叫提纯，将相互混在一起的不同物质彼此分开而得到相应组分的各纯净物叫分离。在解答物质分离提纯试题时,选择试剂和实验操作方法应遵循三个原则: 1.不能引入新的杂质（水除外），即分离提纯后的物质应是纯净物（或纯净的溶液），不能有其他物质混入其中；2.分离提纯后的物质状态不变；3.实验过程和操作方法简单易行，即选择分离提纯方法应遵循先物理后化学，先简单后复杂的原则。
（1）只用一种试剂即可除去少量杂质和鉴别物质．将其填在空格处．
（2）氧化还原是常见的反应类型，根据信息回答以下问题：
“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”也可用图表达．其中Ⅰ为化合反应，则Ⅱ为______反应．写出一个有水生成的符合反应类型Ⅲ的化学方程式：______．写出一个有水参加的符合反应类型Ⅳ的化学方程式______，其中水作为______剂．（填氧化剂、还原剂等）
（3）将SO2和Cl2按1：1体积比（同温同压）混合后通入品红溶液中，溶液不褪色．经实验证明，SO2和Cl2在溶液中发生了氧化还原反应，且SO2被氧化，该反应的离子方程式是______．
正确答案
（1）①碳酸钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，可实现除杂，所以除杂试剂为二氧化碳，
故答案为：二氧化碳；
②碳酸钙与盐酸反应，而二氧化硅不能与盐酸反应，溶解后过滤即可实现除杂，所以除杂试剂为盐酸，
故答案为：盐酸；
③Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，可实现除杂，则除杂试剂为Fe，
故答案为：Fe；
④Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO3溶液分别与盐酸反应的现象为：无色无味气体、白色沉淀、刺激性气味气体，现象不同可鉴别，所以鉴别试剂为盐酸，
故答案为：盐酸；
⑤（NH4）2SO4、NH4Cl、Na2SO4溶液分别与氢氧化钡反应的现象为：刺激性气体和白色沉淀生成、刺激性气体生成、白色沉淀生成，现象不同可鉴别，所以鉴别试剂为氢氧化钡溶液，
故答案为：氢氧化钡溶液；
（2）有单质生成的分解反应属于氧化还原反应，没有元素化合价变化的分解反应不属于氧化还原反应，则Ⅱ为分解反应；反应类型Ⅲ为非氧化还原反应，如NaOH+HCl═NaCl+H2O；反应类型Ⅳ为氧化还原反应，如C+H2O
故答案为：分解；NaOH+HCl═NaCl+H2O；C+H2O
（3）SO2和Cl2在溶液中发生了氧化还原反应，且SO2被氧化，生成硫酸和盐酸，离子反应为SO2+Cl2+2H2O═4H++SO42-+2Cl-，
故答案为：SO2+Cl2+2H2O═4H++SO42-+2Cl-．
某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：
据此回答下列问题：
（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是______．
（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、D、E所含物质的化学式
固体B______；沉淀D______；溶液E______和_______．
（3）写出①、②、④三个反应的离子方程式，不是离子反应的写出其化学方程式．
①______；②______；④______．
正确答案
由流程可知，Al2O3和Fe2O3不溶于水，则沉淀C为Al2O3和Fe2O3，氧化铁与碱不反应，则沉淀D为Fe2O3，反应②③中生成的沉淀为Al（OH）3，受热分解生成B为Al2O3，反应②为KAl（SO4）2、氨水的反应，则溶液E为K2SO4、（NH4）2SO4、NH3．H2O，
（1））Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离方法为过滤，故答案为：过滤；
（2）由上述分析可知，B为Al2O3，D为Fe2O3，E为K2SO4、（NH4）2SO4、NH3．H2O，故答案为：Al2O3；Fe2O3；K2SO4；（NH4）2SO4、NH3．H2O；
（3）反应①为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，反应②为Al3++3NH3．H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，反应④为Al（OH）3
故答案为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；Al3++3NH3．H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；Al（OH）3
Na2SO3、SO2是中学常见的物质。
（1）某同学用下图示装置制取干燥纯净的SO2。
写出制取SO2气体的化学方程式 。请指出D装置中的错误 。若实验过程中不慎在皮肤上沾少量浓硫酸，处理的方法是 。
（2）向烧碱和Na2SO3的混合溶液中加入少量溴水，振荡后溶液变为无色。反应后的溶液中含有大量的SO32-、SO42-、Br-、OH-等阴离子，请填写鉴定其中SO32-、SO42-和Br-的实验报告。限选试剂：2 mol/LHCl，1 mol/L H2SO4，l mol/LBaCl2，l mol/LBa(NO3)2，0．1 mol/LAgNO3，CCl4，新制饱和溴水，新制饱和氯水。
正确答案
（1）Cu + 2H2SO4
立即用大量水冲洗，再涂上3%~5%的NaHCO3溶液 （2分）
（2）
试题分析：（1）根据题给装置图分析，制取SO2气体的原理是铜和浓硫酸共热生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为Cu + 2H2SO4
工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有Fe2O3等杂质）为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下：
（1）从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为 。
（2）浸取过程中Fe2(SO4)3的作用是 ，浸取时Fe2(SO4)3与ZnS发生反应的化学方程式为 。
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为 。该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是 。
（4）置换法除重金属离子所用物质C为 。
（5）硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为 、 、过滤、干燥。
正确答案
（1）S（2分）
（2）做氧化剂（2分） Fe2(SO4)3＋ZnS＝ZnSO4＋2FeSO4＋S（3分）
（3）4Fe2+＋O2＋6H2O＝4FeOOH＋8H+（3分）
增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率（2分）
（4）Zn（锌）（2分）
（5）60℃条件下蒸发浓缩、降温结晶（2分）
试题分析：（1）依据流程转化关系分析判断，加入的硫酸铁具有氧化性能溶解氧化硫化锌、硫化镉，从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品为氧化产物为硫，故答案为：S；
（2）依据流程反应和生成硫单质可知，硫酸铁具有氧化性能氧化硫化锌和 硫化镉，生成单质硫，反应的化学方程式为：Fe2（SO4）3+ZnS=ZnSO4+2FeSO4+S，故答案为：做氧化剂； Fe2（SO4）3+ZnS=ZnSO4+2FeSO4+S；
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，利用空气中氧气氧化亚铁离子生成FeOOH，反应的两种方程式为：4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+；在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置是为了增大与空气的接触面积增大反应速率，故答案为：4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+；增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率；
（4）制备实验方案是制取ZnSO4•7H2O，依据除杂不能引入新的杂质，Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间，所以加入锌可以置换镉，故答案为：Zn；
（5）依据图表中硫酸锌的溶解度与温度之间的关系分析，低温和高温溶解度都不是最大，只有在60°C硫酸锌的溶解度最大74.8g，通过加热蒸发浓缩，冷却结晶会最大程度得到晶体，
故答案为：60℃条件下蒸发浓缩、降温结晶．。
某工厂排出的污水中含有大量的Fe2＋、Zn2＋、Hg2＋三种金属离子。以下是某化学研究性学习小组的同学设计的除去污水中的金属离子，回收绿矾、皓矾(ZnSO4·7H2O)和汞的方案。
[药品] NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉
[实验方案]
[问题探究]
（1）步骤Ⅱ所发生反应的离子方程式为_________________________________________________。
（2）步骤Ⅲ中的抽滤为减压条件下的过滤，可以加快过滤速度；该步骤涉及反应的离子方程式有Zn2＋＋4OH－=ZnO22-＋2H2O和________________。
（3）步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子反应方程式为______________________________。
（4）欲实现步骤Ⅴ，所需加入的试剂有________、________，所涉及的主要操作依次为______________________。
（5）步骤Ⅳ常用的方法是加热，该步骤是否对环境有影响？__________(填“是”或“否”)，如有影响，请你设计一个环境保护方案来实现步骤Ⅳ的反应________________________。
正确答案
（1）FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑，ZnS＋2H＋=Zn2＋＋H2S↑
（2）4Fe2＋＋O2＋8OH－＋2H2O=4Fe(OH)3↓
（3）ZnO22-＋4H＋=Zn2＋＋2H2O
（4）稀硫酸 铁粉 过滤、浓缩结晶、过滤
（5） 是 在密闭容器中加热HgS
试题分析：（1）步骤Ⅱ加入稀硫酸，与FeS、ZnS分别发生复分解反应，可写成离子方程式。
（2）FeSO4、ZnSO4混合溶液中加入过量的NaOH时，Fe2＋与OH－反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2迅速被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，其总反应的离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋8OH－＋2H2O=4Fe(OH)3↓。
（3）根据框图转化关系，可以看出Zn(OH)2的性质类似于Al(OH)3，所以Na2ZnO2溶液中加入过量的H2SO4生成ZnSO4溶液，其离子方程式为：ZnO22-＋4H＋=Zn2＋＋2H2O。
（4）氢氧化铁能与稀硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁能与过量铁单质反应生成二价铁离子，然后过滤、浓缩结晶、过滤得到FeSO4•7H2O。
（5）HgS在空气中加热可得Hg、SO2，Hg蒸气和SO2都会对环境产生污染，但在密闭容器中加热HgS可有效防止Hg蒸气和SO2释放到大气中，从而保护了环境。
（8分）有一固体混合物，可能由Na2CO3、Na2SO4、CuSO4、CaCl2、NaCl等混合组成，为了检验它们，做了以下实验。
(1)将固体溶于水，搅拌后得到无色透明溶液；
(2) 往此溶液中滴加硝酸钡溶液，有白色沉淀生成；
(3) 过滤，将沉淀置于稀硝酸中，发现沉淀全部溶解，试判断：
①．固体混合物中肯定有 ；肯定没有 ；可能有 ；对可能有的物质，可采用往滤液中滴加 试剂的方法来检验。
②．操作(2)中反应的离子方程式 。
③．操作(3)中反应的化学方程式 。
正确答案
（每空2分）（方程式不配平的给0分）
①肯定有Na2CO3；肯定没Na2SO4、CuSO4、CaCl2；可能有NaCl ；滴加 AgNO3。
②操作⑵离子方程式Ba2+ + CO32－＝BaCO3↓
③操作⑶化学方程式。BaCO3 + 2H+＝Ba2+ + H2O + CO2↑
试题分析：①取固体混合物样品溶于水搅拌后得到无色溶液，由于硫酸铜溶液为蓝色，所以说明一定不含硫酸铜；
②取部分此溶液加入硝酸钡溶液，有白色沉淀生成，根据题干给出的物质，所形成的沉淀可能为碳酸钡或硫酸钡，所以混合物中可能含碳酸钠或硫酸钠，综合（1）得到无色溶液（2）可能含碳酸钠或硫酸钠，而碳酸钠或硫酸钠可与氯化钙形成沉淀，故混合物中一定不含氯化钙；
③在白色沉淀中加入足量的稀硝酸，沉淀最后全部溶解，说明沉淀为碳酸钡，故一定含有碳酸钠，一定不含硫酸钠，实验中未涉及到氯化钠的检验，所以无法确定是否含有，要确定氯化钠的存在，可用硝酸银溶液，由于混合物中含有的碳酸钠会造成干扰，所以可先加硝酸除去．
故答案为：Na2CO3；Na2SO4、CaCl2、CuSO4；NaCl；HNO3酸化的AgNO3；
③碳酸钡是可以溶于强酸的白色沉淀，实质是：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，故答案为：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O．
点评：本题为混合物组成的推断题，完成此类题目，要抓住题干叙述的解题突破口，直接得出结论，然后利用顺向或逆向推测其他物质，从而得出结论。
为下列混合物的分离或提纯提供正确的方法：
（1）分离饱和食盐水和沙子的混合物______；
（2）分离水和汽油的混合物______；
（3）分离四氯化碳（沸点为76.75℃）和甲苯（有机溶剂，与CCl4互溶．沸点为110.6℃）的混合物______；
（4）从碘的水溶液里提取碘______；
（5）从食盐水中提取氯化钠______．
正确答案
（1）沙子不溶于水，可用过滤法分离沙子和溶液，故答案为：过滤；
（2）水和汽油互不相溶，可用分液的方法分离，故答案为：分液；
（3）二者沸点不同，可用蒸馏的方法分离，故答案为：蒸馏；
（4）碘易溶于有机溶剂，可用苯、四氯化碳等有机溶剂萃取，故答案为：萃取；
（5）可用蒸发的方法得到溶质固体，故答案为：蒸发．
铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：
已知：
①4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2
②Na2CO3+Al2O3
③Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+
根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有______（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用______（填写仪器或试剂名称）．
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是______．
物质溶解度/（g/100g水）0°C40°C80°CKCl2840.151.3NaCl35.736.438K2Cr2O74.726.373Na2Cr2O7163215376
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、______、过滤、______、干燥．
（4）表格是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7↓+2NaCl．
该反应在溶液中能发生的理由是______．
（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品，加入过量______（填写试剂）、溶解、过滤、再______（填写试剂）、…灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g．计算样品中氢氧化铝的质量分数为______（用含m、n的代数式表示）．
（6）六价铬有毒，而Cr3+相对安全．工业含铬（CrO3）废渣无害化处理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃烧生成的CO还原CrO3．在实验室中模拟这一过程的装置如下：
CO由甲酸脱水制得；实验结束时熄灭酒精灯的顺序是______．
正确答案
（1）铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，加入氧气和碳酸钠，发生反应为：
①4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2
②Na2CO3+Al2O3
③Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+，
操作Ⅰ是过滤得到固体X为Fe2O3、MgO；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，普通pH试纸只能测定溶液pH到整数，是近似测定，准确测定需要用pH计或精确pH试纸，
故答案为：Fe2O3、MgO；pH计或精密pH试纸；
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，依据流程图中物质的转化和制备目的可知，结合反应平衡Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+，加入酸，氢离子浓度增大，平衡左移，作用是使CrO42-转化为Cr2O72-，故答案为：使CrO42-转化为Cr2O72-；
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到晶体，
故答案为：冷却结晶，洗涤；
（4）依据图表物质的溶解度分析对比，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl；说明K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小），
故答案为：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小）；
（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是先利用氢氧化铝的两性，用氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝过滤得到滤液中同仁医院二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，灼烧干燥得到氧化铝干燥固体m g，依据铝元素守恒计算，样品中氢氧化铝的质量分数=
故答案为：NaOH溶液；通入过量二氧化碳；
（6）CO由甲酸脱水制得，生成的一氧化碳是有毒气体，不能直接排放到空气中，最后需要点燃除去，Ⅲ装置中发生的反应是CO还原CrO3．需要冷却后再停止通一氧化碳气体，防止还原产物被氧化，所以熄灭酒精灯的顺序是先熄灭Ⅲ，在熄灭Ⅰ，最后熄灭Ⅳ，
故答案为：III、I、IV．
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