- 物质的分离和提纯
- 共4370题
某废液中含有大量的K＋、Cl－、Br－，还有少量的Ca2＋、Mg2＋、SO42-。某研究性学习小组利用这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2)，设计了如下流程图：
可供选择的试剂：饱和Na2CO3溶液，饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2溶液、KMnO4溶液(H＋)、稀盐酸。
请根据流程图，回答相关问题：
(1)试剂a应该选用________。
(2)操作①②③④⑤的名称是________(填序号)。
(3)除去无色液体Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、SO42-，选出试剂b(试剂b代表一组试剂)所代表的试剂，按滴加顺序依次是______________________(填化学式)。
(4)调节pH的作用是________，操作方法是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)操作⑤中用到的瓷质仪器名称是__________________________________________。
正确答案
(1)H2O2溶液
(2)B
(3)BaCl2溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液(或KOH溶液、BaCl2溶液、饱和K2CO3溶液或BaCl2溶液、KOH溶液、饱和K2CO3溶液)
(4)除去过量的OH－及CO32- 滴加稀盐酸，无气体产生时，用pH试纸测定至pH＝7
(5)蒸发皿
(1)由加入的CCl4及得到的深红棕色液体知，试剂a能将Br－氧化为Br2，试剂a应具有氧化性，所以应选用H2O2溶液。
(2)由流程图知，无色液体Ⅰ中含有K＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO42-，无色液体Ⅲ中只含有K＋、Cl－，则试剂b的作用是除去Ca2＋、Mg2＋、SO42-。操作①是萃取，操作②是将互不相溶的两种液体分开——分液，操作③是将沸点不同的、互溶的两液体分开——蒸馏，操作④是将溶液与沉淀分开——过滤，操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来——结晶。
(3)由于除杂时除杂试剂需过量，且不能引入新杂质，所以除去Ca2＋，选用饱和K2CO3溶液；除去Mg2＋，选用KOH溶液；除去SO42-，选用BaCl2溶液。而且只要满足BaCl2溶液在饱和K2CO3溶液之前加入即可。
(4)由以上知，无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO32-和OH－，需用盐酸来除去过量的OH－及CO32-，调节pH＝7的操作方法是滴加盐酸，无气体产生时，用pH试纸测定至pH＝7。
(5)由于操作⑤是蒸发结晶，所以该操作用到的瓷质仪器是蒸发皿。
就有关物质的分离回答下列问题：
（1）现有一瓶A和B的混合液，已知它们的性质如下表。
据此分析，将A和B相互分离的常用方法是： 。
（2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法: 。
正确答案
（1）蒸馏; （2）任意取一层加水，看是否分层，如果不分层，则取的就是水层。分层，则取的就是有机层。
试题分析：根据AB的性质中，沸点相差加大，所以可以用蒸馏将AB分开。分液时有机溶剂和水不混溶。可以用水检验每一层液体是有机溶剂还是水层。
实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%％～30%的稀硫酸溶液，在50℃～80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口。静置、冷却一段时间后收集产品。
（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：__________________________________。
（2）采用水浴加热的原因是__________________________________________________。
（3）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）____________________________。
（4）溶液趁热过滤的原因是__________________________________________________。
（5）塞紧试管口的目的是____________________________________________________。
（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是____________________________。
正确答案
（1）Fe + H2SO4＝FeSO4 +H2↑（2）水浴加热受热均匀，温度容易控制。
（3）Fe+2Fe3＋＝3Fe2＋（4）溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；
（5）防止空气中的氧气将FeSO4氧化。（6）有浅绿色硫酸亚铁晶体析出
试题分析：（1）铁是活泼的金属和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，反应的化学方程式是Fe + H2SO4＝FeSO4 +H2↑。
（2）采用水浴加热能使溶液受热均匀，且温度容易控制。
（3）硫酸亚铁易被氧化生成硫酸铁，所以反应时铁屑过量的目的是防止硫酸亚铁被氧化，反应的离子方程式是Fe+2Fe3＋＝3Fe2＋。
（4）因为一般物质的溶解度随温度的升高而增大，所以溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失。
（5）由于硫酸亚铁易被氧化生成硫酸铁，所以塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。
（6）硫酸亚铁晶体是显浅绿色的，所以一段时间后在试管中观察到的现象是有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题通过硫酸亚铁的制备，重点考查学生对实验原理、实验设计以及实验操作能力的培养，有利于调动学生的学习兴趣，激发学生的学习积极性。该题主要是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心，通过是什么、为什么和怎样做重点考查实验基本操作的规范性和准确及灵活运用知识解决实际问题的能力。
粗食盐中除含有钙离子、镁离子、硫酸根离子等可溶性杂质外，还含有泥砂等不溶性杂质。我们食用的精盐是用粗食盐提纯而得到的。通过教材中“粗盐的提纯”实验回答下列问题。
（1）实验室进行NaCl溶液蒸发时，一般有以下操作过程①放置酒精灯；②固定铁圈位置；③放上蒸发皿（蒸发皿中盛有NaCl溶液）；④加热搅拌；⑤停止加热。其正确的操作顺序为____________________________。
（2）粗盐溶解后要除去上述可溶性杂质需加入过量的除杂试剂，加入的除杂试剂依次为（填化学式）______________，___________________，______________（任填一种顺序）然后再进行过滤等操作。
（3）写出（2）中化学反应方程式
____________________________，___________________________，
____________________________，____________________________。
（4）如何运用最简方法检验除杂后蒸发前溶液中有无SO42－离子？___________________________________________________________________________。
正确答案
1．①②③④⑤(2分)
2．BaCl2 NaOH Na2CO3(各1分)
3．Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓+ 2NaCl ，Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓+2NaCl
2NaOH+ MgCl2 = Mg(OH)2↓+2NaCl , Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓+2NaCl(各1分)
4．取少量溶液于试管中滴加几滴BaCl2溶液，如果出现白色浑浊或沉淀，则溶液中有SO42－，不出现浑浊就说明SO42－已经除尽。(2分)
（1）仪器装配的原则是自下而上，自左向右，所以正确的实验操作顺序是①②③④⑤。
（2）考查物质的分离和提纯。Ca2＋用碳酸钠除去，Mg2＋用氢氧化钠除去，SO42－用氯化钡除去，最后加入盐酸酸化。但用于过量的氯化钡要用碳酸钠来除，所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面，而氢氧化钠可以随意调整。
（3）根据实验过程可知，反应的方程式有Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓+ 2NaCl、Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓+2NaCl、2NaOH+ MgCl2 = Mg(OH)2↓+2NaCl、Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓+2NaCl。
（4）要检验SO42－可以利用氯化钡溶液。但为防止其它离子（如CO32－、SO32－、Ag＋等)的干扰，需要首先加入盐酸，然后在加入氯化钡溶液。但本题仅仅是验证SO42－的存在的，实验可以不加入盐酸。取少量溶液于试管中滴加几滴BaCl2溶液，如果出现白色浑浊或沉淀，则溶液中有SO42－，不出现浑浊就说明SO42－已经除尽。
（5分）现有如下物质转化或分离方法：
①溶解②裂解③干馏 ④蒸馏 ⑤分馏⑥裂化 ⑦电解⑧过滤⑨萃取
请将适合下列物质转化或分离方法的序号填写在相应横线上（每一项只填写一种方法）。
（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等 。
（2）从原油中分离出汽油、煤油、柴油等 。
（3）将重油转化为汽油 。
（4）将海水淡化 。
（5）从海水得到的无水MgC12中提取金属镁 。
正确答案
（1）③（2）⑤（3）⑥（4）④（5）⑦（每空1分）
（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等需要通过煤的干馏，答案选③。
（2）汽油、煤油、柴油等沸点相差大，分馏即可，答案选⑤。
（3）将重油转化为汽油需要裂化，答案选⑥。
（4）将海水淡化需要蒸馏，答案是④。
（5）镁是活泼的金属，冶炼需要电解熔融的氯化镁，答案选⑦。
选择下列实验方法分离物质，将分离方法的字母序号填在横线上。
A．萃取分液法 B．加热分解法 C．结晶法 D．分液法 E．蒸馏法 F．过滤法
(1)分离饱和食盐水与沙子的混合物___。
(2)从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾___。
(3)分离水和汽油的混合物___。
(4)分离四氯化碳（沸点为76. 75℃）和甲苯（沸点为110. 6℃） 的混合物___。
(5)从碘的水溶液里提取碘___。
正确答案
(1)F
(2)C
(3)D
(4)E
(5)A
海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。__________________________
(2)实验室将粗盐制成精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：
①溶解：________________。
②过滤：__________________________。
③蒸发：________________。
正确答案
(1)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤 (2)搅拌，加速固体溶解 引流，防止液体外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅
(1)为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2，然后过滤洗涤得Mg(OH)2。
(2)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体的溶解；在过滤时使用玻璃棒引流，可防止液体外溅；蒸发结晶过程中，使用玻璃棒搅拌，可防止因局部过热而使液体或晶体飞溅。
（16分）某同学用下图装置做浓硫酸与木炭反应的实验，以及检验生成的CO2和SO2。已知：C中的酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能吸收具有还原性的SO2气体。据此回答下列问题：
（1）木炭与浓H2SO4在加热条件下反应的化学方程式为：
（2）装置B观察到的现象是 ，得出的结论是
（3）装置D观察到的现象是 ，得出的结论是
（4）装置E观察到的现象是 ，得出的结论是 。
该装置中发生的离子方程式是 。
正确答案
（1）C+2H2SO4（浓）
（2）品红褪色；产物中有SO2； （3）品红不褪色；SO2已除尽
（4）澄清石灰水变浑浊；产物中有CO2；CO2+Ca2++2OH-=CaCaO3↓+H2O
试题分析：（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热的条件下，能把木炭氧化生成CO2、SO2和水，反应的方程式是C+2H2SO4（浓）
（2）SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，所以B中的实验现象是品红褪色，这就说明反应中有SO2生成。
（3）由于SO2还具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以C的作用是除去SO2，则D中的品红溶液不再褪色，这说明SO2已经被完全除尽。
（4）CO2能使澄清的石灰水变混浊，据此可以检验CO2的存在，反应的离子方程式是CO2+Ca2++2OH-=CaCaO3↓+H2O。
点评：由于SO2也能使澄清的石灰水变混浊，所以在检验CO2之前必须除去SO2。为保证SO2完全被除尽，还需要再通过品红溶液进行检验，这是设计该实验的关键。
水蒸气通过的灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是 CO 和 H2，还有 CO2和水蒸气等．现利用下图中提供实验装置，证明上述混合气体中有CO 和 H2．（A中加热装置在图中略去）回答下列问题：
（1） C装置的用途是
（2）仪器 E 中需加入的试剂是
（3）仪器 F 中需加入的试剂是： ，其目的是
（4）装置F和G的位置能否颠倒 ，（填“能”或“否”）理由是
（5）能证明混合气中含有 CO 的实验现象是
（6）有人认为该实验装置存在一个缺陷，你认为这个缺陷是
正确答案
（8分）（1）除去CO2 1分（2）氧化铜或氧化铁 1分
（3）无水硫酸铜 1分 检验是否有水生成从而证明氢气的存在 1分
（4）不能 1分 无法证明氢气是否存在 1分
（5）G中石灰水变浑浊 1分
（6）没有处理尾气 1分
（1）由于CO2的存在会干扰CO的检验，实验C装置中氢氧化钠溶液的作用是除去混合气中的CO2气体。
（2）氢气或CO都检验还原性，在加热的条件下能还有金属氧化物，生成水和CO2，据此可以检验氢气和CO的存在，所以E装置中的设计是氧化铜或氧化铁。
（3）F装置是检验氢气生成的水蒸气的，所以应该盛放的试剂是无水硫酸铜，密度是检验是否有水生成从而证明氢气的存在。
（4）由于从溶液中出来的气体中一定含有水蒸气，无法确定是否在反应中有水生成，所以二者不能颠倒。
（5）CO的氧化产物是CO2，所以当G中石灰水变浑浊时，即可以证明。
（6）氢气和CO都是可燃性气体，且CO有毒，所以实验存在的缺陷是没有处理尾气装置。
已知乙醇的沸点为78.3℃，与水以任意比互溶，且在78.15℃时与水可形成95.57％的恒沸混合物(即水和酒精可同时挥发)。酒精中的水可加入生石灰除去，反应如下：CaO+H2O＝Ca(OH)2，CaO和Ca(OH)2均不溶于酒精，加热也难挥发。
某化学活动小组要用35％的酒精制取无水酒精，设计了如下四个方案：
方案一：对35％的酒精直接蒸馏得无水酒精。
方案二：向35％的酒精中直接加入生石灰，然后进行蒸馏得无水酒精。
方案三：用CCl4对35％的酒精进行萃取，然后对酒精的CCl4溶液进行蒸馏得无水酒精。
方案四：先对35％的酒精蒸馏得95.57％的酒精，再加入生石灰，然后进行蒸馏得无水酒精。
请对四个方案进行评价，回答下列问题：
(1)最好的方案是__________，错误的方案是__________________，错误的原因是__________________________________________________________。
(2)其余方案的不足是__________________________________________________。
(3)用最好的方案进行实验时，所用到的玻璃仪器有酒精灯、牛角管、锥形瓶、及_________________________________________________。
正确答案
（8分）（1）方案四；(1分) 方案一和方案三；(1分) 方案一，酒精与水可形成95.57%的恒沸混合物，直接蒸馏无法得无水酒精；方案三，酒精与水混溶，不能用CCl4萃取(2分)
（2）方案二的酒精中水太多，要消耗大量的生石灰(1分)
（3）蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计（各1分）
本题考查实验方案的设计及评价等。
（1）由于在78.15℃时乙醇与水可形成95.57％的恒沸混合物(即水和酒精可同时挥发)，直接蒸馏无法得无水酒精，实验方案一是错误的；又因为酒精与水混溶，不能用CCl4萃取酒精，实验方案三也是错误的；方案二的酒精中水太多，要消耗大量的生石灰，因此最后的方案是方案四。
（2）蒸馏时所用到的玻璃仪器除有酒精灯、牛角管、锥形瓶以外，还有蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计。
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