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- 2021-07-02 发布
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跟踪检测(三十三) 物质的检验、分离和提纯
1.下列每组中各有三对混合物,它们都能用分液漏斗分离的是( )
A.乙酸乙酯和水,酒精和水,乙酸和水
B.溴苯和水,甲苯和苯,油酸和水
C.硬脂酸和水,乙酸和水,乙酸和乙醇
D.乙酸乙酯和水,甲苯和水,苯和水
解析:选D A项,乙酸乙酯和水不溶,能用分液漏斗进行分离,酒精和水互溶,乙酸和水互溶,二者均不能用分液漏斗进行分离,错误;B项,溴苯和水、油酸和水均不互溶,都能用分液漏斗进行分离,甲苯和苯互溶,不能用分液漏斗分离,错误;C项,硬脂酸和水不互溶,能用分液漏斗进行分离,乙酸和水、乙酸和乙醇互溶,不能用分液漏斗进行分离,错误;D项,乙酸乙酯和水、甲苯和水、苯和水均不互溶,都能用分液漏斗进行分离,正确。
2.下列各物质含少量杂质,除去这些杂质应选用的试剂或操作方法正确的是( )
序号
物质
杂质
除杂应选用的试剂或操作方法
①
KNO3溶液
KOH
加入FeCl3溶液,并过滤
②
FeSO4溶液
CuSO4
加入过量铁粉,并过滤
③
H2
CO2
通过盛NaOH溶液的洗气瓶,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶
④
NaNO3固体
CaCO3
溶解、过滤、蒸发
A.①②③④ B.①③④
C.②③④ D.①②③
解析:选C ①加入FeCl3溶液,生成KCl,引入新杂质,应加入硝酸除杂,错误;②铁可置换出铜,可除去杂质,正确;③CO2与NaOH溶液反应,可除去杂质,干燥后得到纯净的H2,正确;④CaCO3不溶于水,可用过滤的方法除去,正确。
3.东晋葛洪《肘后备急方》中“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。下列操作与“渍”和“绞”原理相近的是( )
A.煮沸、研碎 B.浸泡、过滤
C.萃取、剪断 D.蒸馏、捣碎
解析:选B 以水二升渍,可知加水溶解,绞取汁,可知过滤分离出液体,则与“渍”和“绞”原理相近的操作是浸泡、过滤。
4.下列实验中,所选装置不合理的是( )
A.分离Na2CO3溶液和CH3COOC2H5,选④
B.粗盐提纯,选①和②
C.用CCl4提取碘水中的碘,选③
D.用FeCl2溶液吸收Cl2,选⑤
解析:选A A项,Na2CO3溶液和CH3COOC2H5分层,应选择装置③,不能利用蒸馏分离,错误;B项,粗盐提纯,可溶解后过滤、蒸发,则选择装置①和②,正确;C项,用CCl4提取碘水中的碘,选择萃取装置,即装置③,正确;D项,用FeCl2溶液吸收Cl2,选择洗气装置,即装置⑤,导管长进短出,正确。
5.对于溶液中某些离子的检验及结论一定正确的是( )
A.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸沉淀消失,一定有Ba2+
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有SO
C.加入足量稀盐酸,再加入氯化钡溶液后有白色沉淀产生,一定有SO
D.加入稀盐酸产生无色气体,气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,一定有CO
解析:选C 碳酸钡和碳酸钙等沉淀都可溶于盐酸,可能含有Ca2+,A错误;加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,生成的沉淀也可能为AgCl,若检验SO
,应先加入盐酸酸化,如无现象,再加入氯化钡溶液,如生成沉淀则可说明含有SO,B错误,C正确;加入稀盐酸产生无色气体,说明含有HCO或CO或HSO或SO,D错误。
6.已知NH3、HCl极易溶于水,Cl2能溶于水。下列各装置不能达到实验目的是( )
A.利用①吸收多余的氨气
B.装置②可用于除去CO2中的HCl
C.装置③可用于干燥氨气
D.装置④可用于排空气法收集H2、CO2、Cl2、HCl等气体
解析:选B A项,氨气极易溶于水,可用水吸收,采用倒扣漏斗防止倒吸,正确;B项,CO2和HCl都可以与氢氧化钠反应,错误;C项,氨气为碱性气体,可以用碱性干燥剂碱石灰干燥氨气,正确;D项,氢气的密度小于空气,可短进长出的方式连接,即为向下排空气法收集,CO2、Cl2、HCl的密度比空气大,可长进短出的方式连接,即为向上排空气法收集,正确。
7.在证明海带中存在碘元素的实验操作中,主要仪器选用错误的是( )
选项
操作
主要仪器
A
称取3.0 g干海带
托盘天平
B
灼烧干海带至完全变成灰烬
蒸发皿
C
过滤煮沸后的海带灰与水的混合液
漏斗
D
用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘
分液漏斗
解析:选B A项,一般用托盘天平称取药品的质量,正确;B项,灼烧固体药品,所用仪器应耐高温,应在坩埚中进行,错误;C项,过滤的主要仪器是漏斗,正确;D项,碘易溶于四氯化碳,选用萃取的方法进行分离,所用仪器为分液漏斗,正确。
8.现有一瓶乙二醇和丙三醇的混合物,已知它们的性质如表,据此,将乙二醇和丙三醇互相分离的最佳方法是( )
物质
分子式
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·cm-3)
溶解性
乙二醇
C2H6O2
-11.5
198
1.11
易溶于水和乙醇
丙三醇
C3H8O3
17.9
290
1.26
能跟水、酒精以任意比互溶
A.萃取法 B.结晶法
C.分液法 D.蒸馏法
解析:选D 根据题表中数据知,乙二醇和丙三醇的溶解性相同,密度相近,但沸点相差较大,可以利用其沸点的不同将两种物质分离,该方法称为蒸馏法。
9.有氯化钠、氯化铁、氯化亚铁、氯化镁、氯化铝五种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是( )
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氨水 D.硫氰化钾溶液
解析:选B A项,加入盐酸,与五种物质都不反应,不能鉴别,错误;B项,加入NaOH溶液,NaCl不反应,FeCl3生成红褐色沉淀,FeCl2生成白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,MgCl2生成白色沉淀,AlCl3先生成白色沉淀,后沉淀溶解,现象各不相同,可鉴别,正确;C项,加入氨水,不能鉴别MgCl2、AlCl3,错误;D项,加入KSCN只能鉴别FeCl3,不能鉴别其他物质,错误。
10.实验室用有机含碘(主要以I2和IO的形式存在)废水制备单质碘的实验流程如图:
已知:Ⅰ.碘的熔点为113 ℃,但固态的碘可以不经过熔化直接升华;
Ⅱ.粗碘中含有少量的Na2SO4杂质。
下列说法正确的是( )
A.操作①和③中的有机相从分液漏斗上端倒出
B.操作②中发生反应的离子方程式为IO+3SO===I-+3SO
C.操作④为过滤
D.操作⑤可用如图所示的水浴装置进行
解析:选D A项,CCl4的密度比水大,有机相在分液漏斗的下层,应该从下端放出,错误;B项,根据流程图,操作②中IO被Na2SO3还原为碘单质,然后用CCl4萃取,错误;C项,操作④为分离碘和CCl4的过程,应该采用蒸馏的方法分离,错误;D项,碘容易升华,可以通过水浴加热的方式使碘升华后,在冷的烧瓶底部凝华,正确。
11.实验室现有一包粉末状药品,可能由NaCl、FeCl3、Al2(SO4)3中的一种或多种组成,某同学为确定其组成,进行如图实验(所加试剂均为过量)。请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是________。
(2)生成沉淀B的离子方程式为______________________________________________。
(3)纯净物E是________(填化学式,下同)。
(4)通过以上实验,确定该药品中一定含有____________,可能含有________。
解析:(1)从溶液中得到沉淀B的操作应该是过滤。(2)能与BaCl2反应生成沉淀的是Al2(SO4)3,则生成沉淀B的离子方程式为Ba2++SO===BaSO4↓。(3)溶液A中加入过量NaOH溶液产生沉淀D,D加热得到纯净物E,由于一定存在Al2(SO4)3,所以沉淀D只能是Fe(OH)3,则纯净物E是Fe2O3。(4)通过以上实验可确定该药品中一定含有FeCl3、Al2(SO4)3,可能含有NaCl。
答案:(1)过滤 (2)Ba2++SO===BaSO4↓
(3)Fe2O3 (4)FeCl3、Al2(SO4)3 NaCl
12.海洋资源的利用具有广阔前景。
(1)如图是从海水中提取镁的简单流程。
工业上常用于沉淀Mg2+的试剂A是________________________________(填物质名称),Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式是____________________________________________。
(2)海带灰中富含以I-形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下所示:
干海带海带灰滤液 I2
①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是________。
②向酸化的滤液中加H2O2溶液,写出该反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
③反应结束后,加入CCl4作萃取剂,采用萃取—分液的方法从碘水中提取碘,主要操作步骤如图:
甲、乙、丙3步实验操作中,不正确的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
解析:(1)工业上常用石灰乳或氧化钙沉淀Mg2+;氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,离子方程式为Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O。(2)①灼烧固体时所用的主要仪器为坩埚。②加入H+和H2O2起的作用为氧化剂,将I-转化为单质碘,离子方程式为2H++2I-+H2O2===I2+2H2O。③振荡、静置分层操持合理,而分离时分离下层液体后倒出上层液体,则丙图不合理。
答案:(1)石灰乳(或氧化钙) Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
(2)①坩埚 ②2H++2I-+H2O2===I2+2H2O ③丙
13.工业生产需要大量原料,消耗大量能源,在得到所需产品的同时产生了大量废气、废水、废渣。某工厂排放的废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子,某化学小组为了充分利用资源和保护环境,准备回收废水中的铜和汞,同时得到绿矾。他们设计了如图实验方案:
(1)现有仪器:酒精灯、玻璃棒、坩埚、蒸发皿、蒸馏烧瓶、烧杯、铁架台等,完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的玻璃仪器是________。设计简单实验检验绿矾是否变质,简述你的操作:___________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅰ中加入过量铁粉的目的是________________,步骤Ⅱ中________(填“能”或“不能”)用盐酸代替硫酸。
(3)步骤Ⅴ利用氧化铜制取铜有如下四种方案:
方案甲:利用氢气还原氧化铜;
方案乙:利用一氧化碳还原氧化铜;
方案丙:利用炭粉还原氧化铜;
方案丁:先将氧化铜溶于稀硫酸,然后加入过量的铁粉,过滤,再将滤渣溶于过量的稀硫酸,再过滤、洗涤、烘干。
从安全角度考虑,方案________不好;从产品纯度考虑,方案________不好。
(4)写出步骤Ⅱ中涉及反应的离子方程式:________________________________________
_______________________________________________________________________;
步骤Ⅳ得到绿矾的操作是蒸发浓缩、________、_________。
解析:(1)滤液中硫酸亚铁的浓度较低,先蒸发水到热饱和溶液,然后降温结晶,最后过滤得到硫酸亚铁晶体,过滤还需要漏斗;绿矾变质生成+3价铁,检验Fe3+用硫氰化钾溶液,即取少量晶体溶于水,滴加硫氰化钾溶液,若溶液变红色,说明绿矾已变质。(2)加入过量的铁粉,将Cu2+和Hg2+全部转化成相应单质得到铜和汞;若用稀盐酸代替稀硫酸,制得的绿矾中会混有氯化亚铁杂质。(3)氢气和一氧化碳易燃烧,且一氧化碳有毒,用二者还原氧化铜存在不安全因素,即易发生爆炸,所以从安全方面考虑甲、乙不好;用炭粉还原氧化铜,所得铜中易混有炭粉,即从纯度方面考虑,丙不好。(4)根据框图知滤渣成分为Cu、Fe、Hg,步骤Ⅱ加入稀硫酸只有Fe能与酸反应,所以反应的离子方程式为2H++Fe===Fe2++H2↑。步骤Ⅳ是由硫酸亚铁溶液得到绿矾的操作,需要经过蒸发浓缩,冷却结晶和过滤即可。
答案:(1)漏斗 取少量晶体溶于水,加入KSCN溶液,如溶液变红色,则产品变质
(2)将Cu2+、Hg2+全部置换出来 不能 (3)甲、乙 丙 (4)Fe+2H+===Fe2++H2↑ 冷却结晶 过滤
14.(2019·唐山模拟)磷酸铁锂是锂电池的电极材料,其成分为LiFePO4、碳粉和铝箔。对该材料进行资源回收研究,设计实验流程如图所示:
已知溶解度表:
Li2CO3
LiOH
LiI
0 ℃
1.54 g
12.7 g
151 g
100 ℃
0.72 g
13.6 g
179 g
回答下列问题:
(1)由滤液1到沉淀1反应的离子方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向滤渣1加入H2SO4、H2O2混合溶液时,磷酸铁锂溶解,反应的离子方程式为________
________________________________________________________________________。
(3)对滤渣1酸浸操作,下列实验条件控制正确的是______(填标号)。
a.加入H2O2溶液适当过量,有利于滤渣1的转化
b.适当提高硫酸溶液浓度并搅拌
c.用HNO3代替所加H2SO4和H2O2,节约药品更环保
(4)滤液2加氨水时,调节pH=3,此时溶液中c(Fe3+)=__________________________{常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38}。
(5)向滤液3中加入物质X,根据溶解度表判断X可能是______________(填“Na2CO3”“NaOH”或“NaI”)。
(6)对沉淀3进行洗涤操作,应选择____________(填“冷水”或“热水”)进行洗涤。
(7)磷酸铁锂电池的工作原理为LiFePO4+6C,sup6(充电),sdo4(放电))Li1-xFePO4+LixC6,电池中的电解质可传导Li+。放电时正极的电极反应式为________________________________________________________________________。
解析:(1)由滤液1到沉淀1反应的离子方程式为AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO。(2)向滤渣1加入H2SO4、H2O2混合溶液时,H2O2作氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,根据得失电子守恒写出反应的离子方程式为2LiFePO4+H2O2+8H+===2Li++2Fe3++2H3PO4+2H2O。(3)加入H2O2溶液适当过量,保证Fe2+被完全氧化,a正确;从加快化学反应速率角度考虑,适当提高硫酸溶液浓度并搅拌,有利于滤渣1的转化,b正确;用HNO3代替所加H2SO4和H2O2,会生成氮的氧化物,对环境有污染,c错误。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=4.0×10-38,pH=3,c(H+)=10-3 mol·L-1,则c(OH-)=10-11 mol·L-1,此时溶液中c(Fe3+)=mol·L-1=4×10-5 mol·L-1。(5)根据溶解度表知,Li2CO3的溶解度最小,故X可能是Na2CO3。(6)由溶解度表知,Li2CO3在100 ℃时的溶解度小于0 ℃时的,所以对沉淀3进行洗涤操作,应选择热水洗涤。(7)放电时正极发生还原反应,反应式为Li1-xFePO4+xe-+xLi+===LiFePO4。
答案:(1)AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
(2)2LiFePO4+H2O2+8H+===2Li++2Fe3++2H3PO4+2H2O
(3)ab (4)4×10-5mol·L-1 (5)Na2CO3 (6)热水
(7)Li1-xFePO4+xe-+xLi+===LiFePO4