- 物质的分离和提纯
- 共4370题
海带含有丰富的碘,为了从海带中提取碘,设计并进行以下实验:完成下列填空:
(1)步骤①灼烧海带时,不需要用到的仪器是______(选填编号)
(2)步骤③的操作名称是______;步骤⑤的操作名称是______.
(3)步骤④所发生反应的离子方程式是______.
(4)步骤⑤中不能用酒精代替苯的理由是______.
(5)检验提取碘后的水层是否还含有单质碘的方法是______.
正确答案
(1)灼烧海带的仪器是坩埚、用于加热的仪器是酒精灯、放置坩埚的仪器是泥三角,所以灼烧过程中不使用烧杯,故选c;
(2)分离固体和溶液的方法是过滤,根据溶解度的不同将碘水中的碘萃取到苯中,所以操作③的名称是过滤,⑤的操作名称是萃取,故答案为:过滤;萃取;
(3)氯气具有强氧化性,碘离子具有还原性,二者能发生氧化还原反应生成碘和氯离子,离子方程式为:2I-+Cl2=2Cl-+I2,故答案为:2I-+Cl2=2Cl-+I2;
(4)萃取剂的选取标准:萃取剂和原溶剂不能互溶,萃取剂和溶质及原溶剂不能反应,溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度,酒精和水互溶,所以酒精不能作萃取剂,故答案为:酒精与水互溶;
(5)碘遇淀粉试液变蓝色,要检验碘是否存在,其操作方法是:取样,滴入淀粉溶液,若溶液变为蓝色,则存在单质碘;若溶液不为蓝色,则不存在单质碘,
故答案为:取样,滴入淀粉溶液,若溶液变为蓝色,则存在单质碘;若溶液不为蓝色,则不存在单质碘.
X、Y、Z三种可溶性盐,其阳离子分别Ba2+、Cu2+、Ag+中的某一种,阴离子分别是Cl-、SO42-、NO3-中的某一种.现做以下实验:
①将三种盐各取少量,分别溶于盛有5mL蒸馏水的三支试管中,只有X盐溶液呈蓝色.
②分别向三支试管中加入2mL稀盐酸,发现Y盐溶液中产生白色沉淀,Z盐溶液无明显现象.
(1)根据上述事实,推断这四种盐的化学式分别为:
X______ Y______ Z______
(2)若上述三种阳离子Ba2+、Cu2+、Ag+对应的盐都为硝酸盐,将其混合配成溶液,选择合适试剂,将这三种离子逐一沉淀分离.其流程图如图:
部分物质溶解性表
①沉淀1的化学式为______.
②写出混合液+A的离子方程式______.
③若C为Na2S,且它与B属于同一类盐,则B试剂的名称是______.______.
正确答案
(1)X、Y、Z三种可溶性盐,其阳离子分别Ba2+、Cu2+、Ag+中的某一种,阴离子分别是Cl-、SO42-、NO3-中的某一种.依据离子共存可知,Ag+只能和NO3-形成盐溶液硝酸银溶液,硫酸根离子只能和铜离子形成硫酸铜溶液,另一种是氯化钡溶液;将三种盐各取少量,分别溶于盛有5mL蒸馏水的三支试管中,只有X盐溶液呈蓝色.说明X为铜盐为硫酸铜;分别向三支试管中加入2mL稀盐酸,发现Y盐溶液中产生白色沉淀,证明是硝酸银溶液,Z盐溶液无明显现象为氯化钡溶液;X:CuSO4 Y:AgNO3 Z:BaCl2
故答案为:CuSO4:AgNO3:BaCl2;
(2)依据物质溶解度和流程可知,先加入盐酸A沉淀银离子,过滤然后加入硫酸盐溶液B沉淀钡离子,最后加入硫化钠C沉淀铜离子;
①依据沉淀顺序和溶解度分析判断,沉淀1的化学式AgCl;
故答案为:AgCl;
②混合液+A的反应是利用氯离子沉淀银离子,反应的离子方程式Ag++Cl-═AgCl↓;
故答案为:Ag++Cl-═AgCl;
③若C为Na2S,且它与B属于同一类盐,所以可以是硫酸钠或硫酸氢钠;
故答案为:硫酸钠或硫酸氢钠;
下表中五个小实验,每个小实验有一项未填写,试按要求填空:
正确答案
(1)工业上制取金属铝通常以Al2O3为原料在冰晶石(Na3AlF6)参与下发生如下反应:2A12O32Al+3O2↑,故答案为:2A12O3
2Al+3O2↑;
(2)煤干馏得到焦炭、焦炉气、煤焦油;由煤焦油可制取粗苯,故答案为:干馏;
(3)四氯化碳和水不互溶,且碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的大得多,用四氯化碳可以从溴水中提取Br2,故答案为:四氯化碳;
(4)SiO2加热不分解,碘单质易升华,故答案为:加热升华;
(5)水易挥发,氯化钠难挥发,可用蒸发、结晶分离,故答案为:蒸发、结晶.
乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇,和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。有人指出,近年来冬季北方路面经常结冰,是由于大量使用乙醇汽油,而乙醇燃烧时,会产生比普通汽油更多的水的原因导致的。某校研究性学习小组设计了如下实验,测定学校附近加油站的93号汽油中乙醇的含量,并比较乙醇燃烧与普通汽油燃烧产生水的量。
甲同学认为,分离互溶的液体混合物最好的方法就是蒸馏,只要通过蒸馏并收集乙醇汽油中的乙醇就可以计算其含量。于是,他设计了按下图装置进行的蒸馏实验,
⑴请找出上图装置中的两处错误: , 。
经查阅相关资料得到乙醇及普通汽油主要成分(5—11碳的烷烃)的沸点如下表:
⑵乙同学根据上表中的数据提出,甲同学的方案不易实施,得不到纯净的乙醇,请简述其中的原因: 。
⑶乙同学根据查阅的资料提出:可以用水萃取乙醇汽油中的乙醇,以此实现分离乙醇的目的。向分液漏斗中加入乙醇汽油和蒸馏水,如想使乙醇全部进入水层需要进行的操作是: ;静置分层后普通汽油在 层(填“上”或“下”)。通过测定普通汽油的质量与原乙醇汽油的质量就可计算出乙醇的质量分数。
⑷燃烧时产生水的多少是由有机物的含氢量(氢元素的质量分数)决定的,根据上表中普通汽油的成分可知,普通汽油中含氢量最高的是: (填分子式)、最低的是: (填分子式);则等质量的乙醇与这两种有机物相比较,完全燃烧时产生水的质量最小的
是: (填分子式)。
正确答案
⑴温度计插入液面下,冷凝水流动方向反了。(各2分)
⑵由于蒸馏要求物质间沸点差异较大(一般大于30℃),而表中显示,己烷与乙醇沸点接近,故此不能得到纯净的乙醇。 (2分)
⑶振荡(2分),上(1分)。 ⑷C5H12,C11H24,C2H6O(各2分)
(1)蒸馏时温度计测量的是气体的温度,所以温度计的水银球应该放在支管出口处。冷凝时水流的方向和气体的方向应该是相反的。
(2)根据表中数据可知己烷与乙醇沸点接近,所以不能通过蒸馏得到乙醇。
(3)要使萃取的更彻底,应该震荡,使其充分接触。汽油的密度小于水的,在上层。
(4)烃分子最简式CHn可知,n越大,含氢量越高,所以含氢量最高的是C5H12,最低的是C11H24。由于乙醇中含氢量最低,所以乙醇完全燃烧生成的水的质量最小。
溴乙烷是一种重要的化工合成原料。实验室合成溴乙烷的反应和实验装置如下:
反应:CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
装置:
实验中可能用到的数据如下表:
①合成反应:在仪器B中加入适量NaBr、浓硫酸和50mL乙醇,安装好仪器,缓缓加热,收集馏出物。
②分离提纯:将馏出物加水后振荡,再加入适量酸除去乙醚,分液,最后得到52mL溴乙烷。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是___________。
(2)仪器C为直形冷凝管,冷水进口是___________(填“a”或“b”)。
(3)仪器D置于盛有_________的烧杯中,目的是__________________________________。
(4)装置A的名称为牛角管,其结构中的c支管的作用是___________________________。
(5)溴乙烷粗产品分离提纯阶段,加水的目的是___________________________________。
(6)该实验所得溴乙烷的产率为 ________________________。
正确答案
(1)蒸馏烧瓶
(2)b
(3)冰水混合物 冷却溴乙烷
(4)平衡装置D 装置B中的气压,便于装置D接受溜出液
(5)除去溶解在溴乙烷中的乙醇
(6)78.9%或79%或78.89%
试题分析:(1)仪器B的名称是蒸馏烧瓶;(2)为了使冷凝效果更好,仪器C直形冷凝管,冷水进口是b.热水出口为a。(3)溴乙烷的沸点为38.4°,为了收集产品,要把仪器D置于盛有冰水混合物的烧杯中,以冷却溴乙烷。(4)装置A的名称为牛角管,其结构中的c支管的作用是平衡装置D、装置B中的气压,便于装置D接受溜出液。(5)由于乙醇的沸点只有78.4°,在加热时容易发生反应而随着溴乙烷蒸出。乙醇与水混溶,而溴乙烷不能溶解于水,所以在溴乙烷粗产品分离提纯阶段,加水就可以除去溶解在溴乙烷中的乙醇,便于混合物的分离。(6)n(乙醇)="(" 50mL×0.79g/ml)÷46g/mol=0.8587mol;n(溴乙烷)= (52mL×1.42g/ml)÷109g/mol=0.6774mol.所以该实验所得溴乙烷的产率为(0.6774÷0.8587)×100%=78.9%.
(12分)某探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
请回答下列问题:
⑴第①步Cu与酸反应的离子方程式______________ 。
⑵第②步加H2O2的作用是_______________;调溶液pH的目的是使____________生成沉淀。
⑶用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是______________。
⑷由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ,探究小组设计了三种方案:
上述三种方案中,_______方案不可行,原因是_____________________________;
从原子利用率角度考虑,___________方案更合理。
⑸探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用c mol /L EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液6 mL。滴定反应如下:Cu2+ + H2Y2-= CuY2- + 2H+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω= _____________________________ ;
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
正确答案
(12分)答案:⑴ Cu + 4H+ + 2NOCu2+ + 2NO2↑+ 2H2O 或3Cu + 8H+ + 2NO
3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O (2分)
⑵将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3+、Al3+
⑶加热脱水
⑷甲 所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质 乙
⑸ × 100% (2分) c (2分)
将金属混合物处理时,(1)铜和浓硝酸、稀硫酸的混合酸:
开始发生:Cu+2NO3-+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O,
最后发生:3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O;金属混合物中只有Au和Pt不溶于硝酸,其是滤渣的主要成分;
(2)第②步加入过氧化氢的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;过氧化氢氧化亚铁离子时生成的是铁离子和水,不引入杂质,对环境无污染;调整pH值,使溶液中的Fe3+、Al3+转化为沉淀;
(3)用第③步中所得的五水硫酸铜制取无水硫酸铜的方法是加热脱水;
(4)滤渣2的主要成分是氢氧化铁和氢氧化铝,以此为基础分析该探究小组设计的三种方法,其中方案甲中制得产品中一定含有较多的Fe2(SO4)3杂质;方案乙和丙中,从原子利用的角度考虑,乙方案最合理;
(5)根据探究小组的方案,可知计算五水硫酸铜质量分数的表达式为:
;
滴定过程中,未干燥锥形瓶,对结果无影响,排除a;滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,造成消耗EDTA的读数偏小,测定结果偏低,排除b;未除净干扰离子,造成EDTA消耗偏多,测定结果偏高,选c。
氯碱厂废渣(盐泥)中含有镁钙铁铝的硅酸盐和碳酸盐,其中含镁(以MgO计)约10%,钙(以CaO计)约15%,铁(Ⅱ、Ⅲ)和铝等的含量低于1%.氯碱厂从盐泥中提取MgSO4.7H2O的流程如下:
部分阳离子以氢氧化物沉淀时溶液pH
溶解度表
回答下列问题:
(1)滤渣B的主要成分是:______.
(2)从滤液A得到滤液C,能否用氨水代替NaClO?______,什么理由______,其中加热煮沸的目的是______.
(3)从滤液C中获得产品经过3个操作步骤,分别是______,______,______.
(4)将一定质量的MgSO4.7H2O放在坩埚中加热测得不同温度阶段剩余固体质量如图所示.
据图写出CD段反应的化学方程式______.
正确答案
(1)在含有镁钙铁铝的硅酸盐和碳酸盐中加入硫酸可生成硅酸和硫酸钙沉淀,为H2SiO3(或H4SO4)\CaSO4(或CaSO4・2H2O),
故答案为:H2SiO3(或H4SO4)\CaSO4(或CaSO4・2H2O);
(2)从滤液A得到滤液C的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,利用水解生成沉淀,而氨水不能将Fe2+氧化成Fe3+,则无法沉淀完全,NaClO起到氧化剂的作用,盐类的水解为吸热过程,加入促进水解生成沉淀并防止生成胶体,因加热有利于破坏胶体的稳定性,使沉淀颗粒变大利于后面过滤分离,
故答案为:否;氨水不能将Fe2+氧化成Fe3+,则无法沉淀完全; 加热能使Fe3+和Al3+水解完全,同时因为氢氧化铁和氢氧化铝是胶状沉淀,加热有利于破坏胶体的稳定性,使沉淀颗粒变大利于后面过滤分离;
(3)从滤液中获取晶体,应经过加热浓缩,冷却结晶,过滤等操作,故答案为:加热浓缩,冷却结晶,过滤; (4)100gMgSO4.7H2O中,m(MgSO4)=100×=48.8g,m(H2O)=100g-48.8g=51.2g,
则C点固体中含有水的质量为56.1g-48.8g=7.3g,此时n(H2O)==0.41mol,n(MgSO4)=
=0.41mol,
所以C点使固体的化学式为MgSO4•H2O,D点固体为MgSO4,则CD段反应的化学方程式为MgSO4•H2OMgSO4+H2O↑,
故答案为:MgSO4•H2OMgSO4+H2O↑.
为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-以及泥沙等杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量):
(1)步骤②中应加入的试剂是______溶液,判断此试剂已加过量的方法是______.
(2)步骤④中应加入的试剂是______溶液,第④步中相关的离子方程式是______.
(3)若将第⑤步和第⑥步颠倒,会对实验结果产生影响,其原因是______
(4)②③④中所加试剂的顺序也可以调整为______
A ③②④B ④③②C ②④③D ④②③
正确答案
(1)粗盐中的CaCl2、MgCl2、FeCl3、Na2SO4以及泥沙等杂质的除杂方法:先将混合物溶解,后过滤除泥沙,再加入试剂分别将钙离子、镁离子、铁离子以及钙离子除去,但是碳酸钠一定放在氯化钡的后面,氢氧化钠和氯化钡的顺序无要求,在粗盐提纯时,加入过量的氯化钡的目的是除去硫酸根离子,并将之除尽,氯化钡过量时,加入硫酸会产生白色沉淀,可以通过检验钡离子来确定氯化钡是否过量,所以取所得溶液的上层清液1~2滴于滴定板上,再滴入1~2滴BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,表明BaCl2已过量,
故答案为:BaCl2;取少量上层澄清液于试管中,滴加氯化钡溶液,不再产生白色沉淀,证明氯化钡溶液已滴加过量. 或取少量上层澄清液于试管中,滴加稀硫酸,产生白色沉淀,证明氯化钡溶液已滴加过量;
(2)加入试剂碳酸钠来将溶液中的杂质离子钙离子以及多余的钡离子除去,反应方程式为:Ca2++CO32-=CaCO3↓、
Ba2++CO32-=BaCO3↓;
故答案为:Na2CO3;Ca2++CO32-=CaCO3↓、Ba2++CO32-=BaCO3↓;
(3)不能先加盐酸再过滤,如果这样会将产生的沉淀氢氧化镁、氢氧化铁以及碳酸钙溶于盐酸中,影响氯化钠的纯度,故答案为:会使CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2沉淀溶解,重新引入Ca2+、Ba2+、Mg2+;
(4)粗盐中的CaCl2、MgCl2、FeCl3、Na2SO4以及泥沙等杂质的除杂方法:先将混合物溶解,后过滤除泥沙,再加入试剂分别将钙离子、镁离子、铁离子以及钙离子除去,但是碳酸钠一定放在氯化钡的后面,氢氧化钠和氯化钡的顺序无要求,故选A.
某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿(主要成份:CuO ZnO)的方案,实现废物综合利用,方案如下图所示。
请回答下列问题:
(1)操作1的名称是:
(2)向溶液A中加入Fe粉发生的主要的反应离子方程式为: 、 。
(3)向溶液B中加入物质X的目的是 ,物质X可用下列物质中的 。(填字母)
(4)向溶液B中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在 范围之间。
(5)溶液D中主要溶质的化学式是 。
(6)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS) Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”)。
正确答案
(1)过滤(2分)
(2)Fe + 2H+=Fe2+ + H2↑(2分 Fe + Cu2+=Fe2+ + Cu(2分)
(3)将Fe2+氧化成Fe3+,以便除去 (2分)B C (2分)
(4)3.2 <PH< 6.2(2分)
(5)(NH4)2SO4 (2分) (6)< (2分)
试题分析:(1)操作1为固液分离操作,所以名称为过滤。
(2)氧化铜锌矿加入硫酸后,氧化物溶解生成Cu2+、Zn2+,同时为了使矿物充分溶解,加入的酸要过量,所以酸浸后的滤液为酸性溶液,再加入Fe粉,发生反应Fe + 2H+=Fe2+ + H2↑、 Fe + Cu2+=Fe2+ + Cu。
(3)因为得到的B溶液要析出沉淀Fe(OH)3 ,所以须把二价铁氧化为三价铁以便更好的除去,所以除了加碱性氨水溶液外,还应该加入氧化剂,并且不引入杂质,所以可以选择O2、H2O2,故选BC。
(4)加入氨水主要是使Fe3+完全沉淀而不能使Zn2+沉淀,所以应该控制PH范围在3.2 <PH< 6.2之间
(5)由于过程中两次加入氨水,且C溶液中的Zn2+和碳酸根离子生成了沉淀碱式碳酸锌,所以剩余D溶液中含有的大量阳离子为NH4+,大量阴离子为SO42-,所以主要溶质为(NH4)2SO4 。
(6)在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,说明CuS更难溶,所以相同温度下,Ksp(CuS)
蓝铜矿主要含xCuCO3·yCu(OH)2,还含有少量Fe的化合物,工业上以蓝铜矿为原料制备Cu、CaCO3和CuSO4.5H2O。具体方法步骤如下:
已知:
(1)蓝铜矿的主要成分与焦炭高温条件可以生成铜、二氧化碳和水,写出该反应的化学方程式
。
(2)从下列所给试剂中选择:实验步骤中试剂①为 (填代号)。
a.KMnO4 b.K2Cr2O7 c.H2O2 d.氯水
(3)在溶液B中加入CuO的作用是调节溶液pH,则pH的范围为 。
(4)由溶液C获得CuSO4.5H2O,需要经过加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,加热蒸发至 时停止加热。
(5)制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通人(或加入)试剂②,则试剂②可以是
(填代号);
a.氨水 b.盐酸 c.水蒸气 d.NaOH溶液
如果不加人试剂②,则CaCl2溶液不能与CO2反应生成CaCO3,请依据难溶电解质的沉淀溶解平衡原理分析可能的原因 。
(6)为确定试剂①的用量,需测定溶液A中Fe2+的浓度。实验操作为:准确量取20.00mL 溶液A于锥形瓶中,用0.01200 mol/L的酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4标准溶液15.00 mL,则溶液A中Fe2+的浓度为 。
正确答案
(1)2[xCuCO3·yCu(OH)2] + (x+y)C ="==" 2(x+y)Cu + (3x+y)CO2 + 2yH2O ( 2分)
(2)c (2分)
(3)3.2≤pH<4.7 (2分)
(4)有少量晶体析出(或者表面出现结晶薄膜) (2分)
(5) ad (2分) H2CO3第二步电离产生的CO32-离子浓度太低,与Ca2+浓度的乘积小于CaCO3的溶度积,因而不能生成CaCO3沉淀。加入碱性物质后CO32-离子浓度增大,与Ca2+浓度的乘积超过了CaCO3的溶度积,因而能生成CaCO3沉淀。(合理即可,2分)
(6) 0.04500mol/L (2分,有效数字错误扣1分)
试题分析:⑵双氧水是一种绿色氧化剂,不会引进杂质,因此选C。⑶加入CuO是调节溶液的pH,目的是除去溶液中的三价铁离子,而不能让铜离子沉淀,因此酸碱度应控制在3.2≤pH<4.7。⑷要利用余热将剩余的水分蒸干。⑸先要使溶液显碱性,氯化钙溶液中通入二氧化碳才能生成碳酸钙沉淀。
⑹ KMnO4~~~~~~~~~~5Fe2+
1mol 5mol
0.01200 mol/L×15.00 mL c(Fe2+)·20.00mL
解之得:c(Fe2+)=0.04500mol/L
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