物质的分离提纯与检验.docx
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物质的分离提纯与检验
基础课时2 物质的分离、提纯与检验
一、选择题
1．下列分离物质的方法中，利用了物质的沸点的是（ ）
A．蒸馏B．萃取C．重结晶D．蒸发
解析 萃取、重结晶是利用物质溶解度的不同而分离，蒸发是通过加热将溶剂蒸发掉；蒸馏则是利用物质沸点不同将物质进行分离。
答案 A
2．（2015·黄冈模拟）下列实验中，所选装置不合理的是（ ）
A．分离饱和Na2CO3溶液和CH3COOC2H5，选④
B．用CCl4提取碘水中的碘，选③
C．用FeCl2溶液吸收Cl2，选⑤
D．粗盐提纯，选①和②
解析 解答本题主要从物质的性质、实验原理、仪器的选择是否正确等角度去分析。
CH3COOC2H5与Na2CO3溶液互不相溶，故应选择分液法将其分离，因此选③，A错；用CCl4提取碘水中的碘，应选择分液漏斗萃取分液，B正确；将Cl2通过盛有FeCl2溶液的洗气瓶，可将Cl2吸收，C正确；粗盐提纯应先将粗盐溶于蒸馏水中，然后过滤除掉泥沙等不溶物，再蒸发、浓缩最后得到NaCl晶体，D正确。
答案 A
3．下列叙述中不正确的是（ ）
A．可用装置①鉴别碳酸钠和碳酸氢钠
B．可用装置②分离汽油和水的混合物
C．可用装置③从海水中蒸馏得到淡水
D．可用装置④把胶体粒子从分散系中分离出来
解析 A项中碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性不同，可用加热的方法鉴别；B项中汽油和水互不相溶，可用分液的方法分离；C项中海水蒸馏可以得到淡水；D项中把胶体粒子从分散系中分离出来，应用渗析的方法，故D项错误。
答案 D
4．（2015·北京示范学校联考）下列装置或操作能达到实验目的的是（ ）
解析 A项，夹紧止水夹，从长颈漏斗注水，在长颈漏斗下端能形成稳定的水柱，说明气密性良好，可以实现；B项，碘的CCl4溶液不分层，不能用分液的方法分离，可以采用蒸馏的方法；C项，酸性KMnO4溶液能把乙烯氧化为CO2，引入新杂质；D项，分馏时，温度计测的是馏分的温度，因此，温度计应在支管口附近。
答案 A
5．（2014·江苏，5）下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是（ ）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
解析 A项，MnO2固体与浓HCl要在加热条件下发生反应制取Cl2，缺少加热装置；B项，除去Cl2中混有的HCl气体，应将混合气体从长导气管通入盛有饱和食盐水的洗气瓶洗气，较纯净的气体从短导气管流出；C项，制取Cl2实验结束后，将剩余物过滤除去未反应的MnO2，得到MnCl2溶液，从而回收MnCl2；D项，MnCl2为强酸弱碱盐，易发生水解反应，直接蒸发溶剂，不能得到纯净的MnCl2·4H2O。
答案 C
6．下列依据相关实验得出的结论正确的是（ ）
A．用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液
B．将Fe（NO3）2样品溶于稀盐酸中，然后滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe（NO3）2样品已氧化变质
C．在食盐试样中加入盐酸和KI溶液，加入淀粉溶液后变蓝，说明食盐试样中可能含有KIO3
D．加入AgNO3溶液后生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不溶解时，可确定有Cl－存在
解析 A项，只能证明该溶液中含有Na＋，可能是钠盐，也可能是NaOH（碱）等，错误；B项，Fe（NO3）2样品溶于稀盐酸后会间接产生稀硝酸，稀硝酸将Fe2＋氧化为Fe3＋，滴加KSCN溶液后变红色，故不能说明Fe（NO3）2样品已氧化变质，错误；C项，在食盐试样中若含有KIO3，发生的离子反应为IO
＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，I2会使淀粉溶液变蓝，正确；D项，加入稀盐酸会引入氯离子，应该加入稀硝酸，错误。
答案 C
7．为确定某溶液的离子组成，进行如下实验：
①常温下，测定溶液的pH，溶液呈强碱性；②取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性气味、能使澄清石灰水变浑浊的气体；③在②反应后的溶液中再滴加Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀；④取上层清液继续滴加Ba（NO3）2溶液至无沉淀时，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀。
根据实验，以下对原溶液中大量存在的离子的推测正确的是（ ）
A．一定含SO
B．一定有CO
C．Cl－一定存在D．不能确定HCO
是否存在
解析 ①强碱性则无HCO
、HSO
等酸式酸根离子；②产生CO2则说明有CO
而无SO
；③说明有SO
；④在步骤②中盐酸过量已引入Cl－，故不能确定原溶液中是否含Cl－，综上可得B项正确。
答案 B
8．对某无色溶液分别进行下列操作，所得现象和结论均正确的是（ ）
A．加入氨水，产生白色沉淀，证明原溶液中存在Al3＋
B．加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明原溶液中存在Cl－
C．加入盐酸酸化的BaCl2溶液，生成白色沉淀，证明原溶液中存在SO
D．加入NaOH溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明原溶液中存在NH
解析 若原溶液中存在Mg2＋，加入氨水也生成白色沉淀，A项错误；Ag2CO3也是白色沉淀，B项错误；选项C不能排除Cl－与Ag＋生成AgCl白色沉淀的情况，C项错误。
答案 D
9．下列有关离子检验的叙述正确的是（ ）
选项
操作及现象
结论
A
取少量溶液于试管中，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，加稀硝酸沉淀不溶解
溶液中含有Ag＋或SO
B
取少量溶液于试管中，滴加新制氯水，溶液由无色变为黄色
溶液中含有Br－
C
取少量溶液于试管中，滴加浓氢氧化钠溶液，微热，试管口的红色石蕊试纸变蓝
溶液中含有NH
D
取少量溶液于试管中，滴加新制氯水后再滴加KSCN溶液，溶液变红色
原溶液中含有Fe2＋
解析 C项正确，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，溶液中一定含有NH
。
答案 C
10.下列关于物质的分离提纯不正确的是（ ）
图1
A．用如图1所示装置分离CCl4和水
B．除去苯中的少量苯酚，加入适量浓溴水，过滤
C．实验室用如图2所示装置除去Cl2中的少量HCl
图2
D．除去O2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶
解析 A项，CCl4与水分层，故可以用分液法分离，正确；B项，生成的三溴苯酚与苯互溶，溴也易溶于苯中，错误；C项，Cl2在饱和食盐水中溶解度很小，而HCl极易溶于水，正确；D项，利用SO2的还原性，用酸性KMnO4溶液除去，再用浓硫酸干燥O2，正确。
答案 B
11．下列依据相关实验得出的结论正确的是（ ）
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入较稀的NaOH溶液，不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
该溶液中一定没有NH
B
在酒精灯上加热铝箔，铝箔熔化，但不滴落，好像有一层膜兜着
铝易被氧化；铝的熔点比氧化铝的低
C
向某酸雨试样中加入Ba（OH）2溶液有白色沉淀
酸雨试样中只含SO
D
向某溶液中加入稀盐酸，并将产生的无色气体通入澄清石灰水有白色沉淀生成
该溶液中一定含有CO
或HCO
解析 A项，只有向含有NH
的溶液中加入浓的NaOH溶液，并加热才能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的氨气，错误；B项，由于铝的表面能迅速被氧气氧化成熔点高的氧化铝，能将熔化的铝兜着，正确；C项，向酸雨中加入Ba（OH）2溶液有白色沉淀生成，白色沉淀可能是BaCO3、BaSO3或BaSO4，酸雨试样中可能含有CO
、SO
或SO
，错误；D项，根据现象得到的结论是溶液中含有CO
、HCO
、HSO
或SO
中的一种或几种，错误。
答案 B
二、填空题
12．海水中含有各种盐类，其中70%为氯化钠，另外还含有氯化镁、硫酸镁等。
某化学兴趣小组为了从海水中分离出氯化钠，设计了如下实验方案：
海水
滤液
滤液
NaCl溶液
NaCl
（1）步骤Ⅰ中试剂A为________，加入过量A的目的是________。
（2）步骤Ⅱ中试剂B为________，加入过量B的目的是________。
（3）步骤Ⅲ中试剂C为________，加入过量C至________，其目的是________。
（4）步骤Ⅳ的实验操作为________，试根据图示回答：
①按顺序写出图中编号仪器的名称：
_________________________________；
②仪器a的作用是________，其目的是________________________________
________________________________________________________________。
③当仪器b中出现________时即可停止加热。
（5）该化学兴趣小组用分离得到的氯化钠配制100mL1mol/L的NaCl溶液，配制过程中需用托盘天平称取精盐的质量为________g，用于定容的玻璃仪器的规格和名称是_________________________________________________________。
解析
（1）加入Ba（OH）2，除去Mg2＋和SO
。
（2）加入Na2CO3，除去Ba2＋。
（3）加入盐酸，除去CO
和OH－。
（4）该实验为蒸发操作，a为玻璃棒，其作用为搅拌，防止因局部过热而导致液滴或晶体飞溅，b为蒸发皿，当蒸发皿中出现大量固体时停止加热。
（5）配制NaCl溶液时，由于托盘天平精确到0.1g，故称取NaCl的质量为5.8g或5.9g，定容选择100mL容量瓶。
答案
（1）Ba（OH）2 使Mg2＋和SO
全部转化为沉淀而除去
（2）Na2CO3 使Ba2＋全部转化为碳酸钡沉淀而除去 （3）盐酸 无气体产生 除去过量的CO
和OH－ （4）蒸发结晶 ①玻璃棒、蒸发皿、酒精灯 ②搅拌 防止因局部过热而导致液滴或晶体飞溅 ③大量固体 （5）5.8（或5.9） 100mL容量瓶
13．现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na＋、Al3＋、Mg2＋、Ba2＋、Fe3＋和五种阴离子Cl－、OH－、NO
、CO
、X中的一种。
（1）某同学通过比较分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是________和________（填化学式）。
（2）为了确定X，现将
（1）中的两种物质记为A和B，含X的物质记为C，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味的气体；当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴入稀硝酸沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解。
则X为________。
A．SO
B．SO
C．CH3COO－ D．SiO
（3）Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H2SO4，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，则物质D一定含有上述离子中的________（填相应的离子符号），有关反应的离子方程式为_______________________________
_________________________________________________________________。
（4）利用上述已经确定的物质，可以检验出D、E中的阳离子。
请简述实验操作步骤、现象及结论：
_________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析
（1）阴离子中的CO
只能与五种阳离子中的Na＋大量共存，则一定有Na2CO3；OH－只能与剩余的四种阳离子中的Ba2＋大量共存，则一定有Ba（OH）2。
（2）当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味的气体，红褐色沉淀为Fe（OH）3，气体为CO2，应发生了相互促进的水解反应：
2Fe3＋＋3CO
＋3H2O===2Fe（OH）3↓＋3CO2↑，则B为Na2CO3，A为Ba（OH）2，C中含有Fe3＋。
当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO3，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，因SO
、SiO
与Fe3＋不能大量共存，CH3COO－不可能生成钡盐沉淀，则X只能为SO
，则C为Fe2（SO4）3。
（3）红棕色气体为NO2，则D中一定含有NO
，离子反应方程式为：
3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
（4）D、E中的阳离子只可能为Mg2＋、Al3＋，利用Al（OH）3能溶于强碱，而Mg（OH）2不溶于强碱可以检验Mg2＋、Al3＋。
答案
（1）Na2CO3 Ba（OH）2
（2）B
（3）NO
3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（4）往D的溶液中逐渐加入Ba（OH）2溶液直至过量，若先出现白色沉淀，后白色沉淀又逐渐溶解，则D中含有Al3＋；若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg2＋（其他合理答案也可）
[选做题]
14．（2015·课标全国Ⅱ，26）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如下表所示
溶解度/（g/100g水）
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn（OH）2
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Ksp近似值
10－17
10－17
10－39
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为_________________________________________，
电池反应的离子方程式为_________________________________________。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。
（已知F＝96500C·mol－1）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过________分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、________和________，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法为________，其原理是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：
加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1）。
若上述过程不加H2O2后果是_______________________________________，
原因是___________________________________________________________。
解析
（1）根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极Zn失去电子生成Zn2＋，正极MnO2得到电子生成MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反应式，然后在遵循电子守恒的前提下将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式。
（2）电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通过电子的物质的量n（e－）＝
＝
＝1.554×10－3mol，则理论消耗Zn的质量是m（Zn）＝
×65g/mol＝0.05g。
（3）由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大，而NH4Cl的溶解度受温度影响较小，所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物；根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH都不溶于水，可确定滤渣的主要成分；碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO2，MnOOH在足量氧气中燃烧转变为MnO2，因此得到较纯的二氧化锰最简便的方法是在足量空气或氧气中燃烧滤渣。
（4）铁溶于稀硫酸生成Fe2＋，Fe2＋被双氧水氧化为Fe3＋。
Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝10－39，则Fe3＋刚好完全沉淀时，c（OH－）＝
≈5×10－12（mol/L），则c（H＋）＝
＝
＝2×10－3（mol/L），pH＝2.7；
Ksp[Zn（OH）2]＝c（Zn2＋）·c2（OH－）＝10－17，锌开始沉淀时，c（OH－）＝
＝10－8（mol/L），则，c（H＋）＝
＝
＝10－6（mol/L），pH＝6；Zn（OH）2和Fe（OH）2的Ksp相近，若不加双氧水，沉淀Zn2＋的同时Fe2＋也会沉淀，从而使Zn2＋和Fe2＋不能分离。
答案
（1）MnO2＋e－＋H＋===MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH
（2）0.05
（3）加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在足量的空气或氧气中加热 碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2
（4）Fe3＋ 2.7 6 Zn2＋和Fe2＋不能分离 Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近
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