2020-2021学年高三化学一轮复习提升练习 第2讲 物质的分离和提纯

第 2 讲 物质的分离和提纯 1．下列仪器常用于物质分离的是(　　) A．①③⑤　　　　　　　　　 　B．②③⑤ C．②④⑤ D．①②⑥ 【答案】B　 【解析】①试管常用于物质的制备、发生装置；②普通漏斗常用于过滤，可用来分离固液混合物；③ 分液漏斗常用于分离互不相溶的液体混合物；④托盘天平常用于称量固体的质量；⑤蒸馏烧瓶常用于分离 沸点不同的液体混合物；⑥研钵常用于固体药品的研磨，不能用来分离。所以用来分离的仪器有②③⑤ 。 2．为达到下列实验目的，所采用的方法正确的是(　　) A．分离饱和食盐水和沙子的混合物——过滤 B．分离水和汽油的混合物——蒸馏 C．从硝酸钾和氯化钾混合液中获取硝酸钾——蒸发 D．从溴水中提取溴——分液 【答案】A　 【解析】沙子不溶于水，食盐溶于水，则利用过滤法可分离，故 A 正确；水和汽油的混合物分层，则 利用分液法分离，故 B 错误；硝酸钾、KCl 的溶解度受温度影响不同，若蒸发均从溶液中析出，应利用结 晶法分离，故 C 错误；溴水不分层，不能利用分液分离，溴易溶于有机溶剂，不易溶于水，应利用萃取分 液，故 D 错误。 3．为了净化和收集由盐酸和大理石制得的 CO2 气体，从图中选择合适的装置并连接。 其中连接顺序合理的是　(　　) A．a—a′→d′—d→e　　　　 　B．c—c′→d—d′→g C．b—b′→d—d′→g D．d—d′→c—c′→f 【答案】B　 【解析】盐酸和大理石制得的 CO2 气体含有氯化氢和水蒸气，除氯化氢用饱和 NaHCO3 溶液，除水蒸 气用浓硫酸，CO2 比空气密度大，所以用向上排空气法收集 CO2 气体。 4．仅用下表提供的玻璃仪器(非玻璃仪器任选)或实验装置就能达到相应实验目的的是(　　)选项 A B C D 实验 目的 除去 KCl 中少量 MnO2 用 10 mol·L－1 盐 酸配制 100 mL 0.1 mol·L－1 盐酸 用 NaCl 溶液制 备 NaCl 晶体 除去乙烯中少量 SO2 实验仪器 或装置 烧杯、玻璃棒、分液 漏斗 100 mL 容量瓶、 玻璃棒、烧杯 【答案】C　 【解析】A 项，MnO2 难溶于水，KCl 易溶于水，故采用过滤法，应该用普通漏斗而不是分液漏斗，错 误；B 项，缺少量取盐酸的仪器，如酸式滴定管或移液管等，错误；D 项，SO2 和乙烯均能与酸性 KMnO4 溶液反应，故不能达到除杂的目的，错误。 5.实验室提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾的过程如图所示。下列分析正确的是(　　) A．操作Ⅰ是过滤，将固体分离除去 B．操作Ⅱ是加热浓缩，趁热过滤，除去杂质氯化钠 C．操作Ⅲ是过滤、洗涤，将硝酸钾晶体从溶液中分离出来 D．操作Ⅰ～Ⅲ总共需两次过滤 【答案】C　 【解析】KNO3 中混有 NaCl 应提纯 KNO3，将它们都溶于水，并降温结晶。因为 KNO3 的溶解度随温 度的升高而升高，NaCl 的溶解度随温度的升高而基本无明显变化。则有，操作Ⅰ是在烧杯中加水溶解，操 作Ⅱ是蒸发浓缩，得到较高温度下的 KNO3 饱和溶液，操作Ⅲ为冷却结晶，利用溶解度差异使 KNO3 结晶析 出，过滤，洗涤，干燥即得 KNO3 晶体。 6．下表是 Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋被 OH－完全沉淀时溶液的 pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量 Fe2＋、Fe3＋ 杂质，为制得纯净的 ZnSO4，应加入的试剂是(　　) 金属离子 Fe2＋ Fe3＋ Zn2＋ 完全沉淀时的 pH 7.7 4.5 6.5 A.H2O2、ZnO B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．NaOH 溶液 【答案】A　【解析】要使 Fe2＋和 Fe3＋全部除去，由题给信息可知，需将 Fe2＋全部氧化成 Fe3＋，再调节溶液 pH 范 围为 4.5≤pH7 (2) 向溶液中滴加氯水，再加入 CCl4、振荡、静置 下层呈橙色 (3) 向(2)所得水溶液中加入 Ba(NO3)2 溶液和稀 HNO3 有白色沉淀产生 (4) 过滤，向滤液中加入 AgNO3 溶液和稀 HNO3 有白色沉淀产生 下列结论正确的是(　　) A．不能确定的离子是① B．不能确定的离子是②③ C．肯定含有的离子是①④⑥ D．肯定没有的离子是②⑤ 【答案】C 【解析】(1)用 pH 试纸检验，溶液的 pH>7，说明溶液呈碱性，肯定含有 SO2－3 ，则一定不含 Ba2＋，根 据溶液呈电中性原则，阳离子一定含有 Na＋；(2)向溶液中滴加氯水，再加入 CCl4、振荡、静置，CCl4 层呈 橙色，说明溶液中含有 Br－；(3)向(2)所得水溶液中加入 Ba(NO3)2 溶液和稀 HNO3，有白色沉淀产生，该沉 淀为 BaSO4，但不能确定是否含有 SO2－4 ，因为在第(2)步骤中加入过量氯水后，SO 2－3 被氧化为 SO2－4 ；(4)过 滤，向滤液中加入 AgNO3 溶液和稀 HNO3，有白色沉淀产生，该沉淀为 AgCl，但不能确定溶液中是否含有 Cl－，因所加氯水中含有 Cl－。则溶液中一定含有的离子为①④⑥，可能含有的离子为③⑤，一定不存在的 离子是②。 13．下列叙述不正确的是(　　) A．在溶液中加 KSCN 溶液，溶液显红色，证明原溶液中一定有 Fe3＋，可能有 Fe2＋ B．气体通过湿润的红色石蕊试纸，试纸变蓝，证明原气体中一定含有氨气 C．用铂丝蘸取白色粉末灼烧，火焰呈黄色，证明原粉末中一定有 Na＋，可能有 K＋ D．向某溶液中加盐酸产生无色气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有 CO 2－3 或 SO2－3 【答案】D 【解析】KSCN 与 Fe3＋作用使溶液显红色，只能说明含 Fe3＋，不能说明有无 Fe2＋，A 正确；气体通过 湿润的红色石蕊试纸，试纸变蓝，证明原气体中含有氨气，B 正确；用铂丝灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证 明原粉末中有 Na＋，没有透过蓝色的钴玻璃观察，则可能有 K＋，C 正确；将生成的气体通入澄清石灰水， 溶液变浑浊，证明气体中含二氧化碳、二氧化硫中的一种或两种，则溶液中含有的阴离子可能为 CO2－3 、SO 2－3 、HCO －3 或 HSO－3 ，D 错误。 14．溶液 X 中可能含有 K＋、Mg2＋、Al3＋、AlO－2 、SiO2－3 、CO2－3 、SO2－3 、SO 2－4 中的若干种离子。某 同学对该溶液进行了如下实验：下列判断正确的是(　　) A．气体甲一定是纯净物 B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物 C．K＋、AlO －2 和 SiO 2－3 一定存在于溶液 X 中 D．CO 2－3 和 SO 2－4 一定不存在于溶液 X 中 【答案】C 【解析】据流程图，加过量稀盐酸有气体产生，说明溶液中含有 CO 2－3 或 SO 2－3 或两者都有，生成的气 体是二氧化碳或二氧化硫或两者都有，一定不存在和 CO 2－3 或 SO 2－3 不共存的 Mg2＋、Al3＋；加盐酸有沉淀 生成，说明溶液中一定含有 SiO2－3 ；加入过量氨水(提供 OH－)有白色沉淀生成，只能是氢氧化铝沉淀，说明 此时溶液中存在 Al3＋，但是原来溶液中的 Al3＋一定不能存在，所以该 Al3＋是 AlO －2 和盐酸反应生成的，所 以，原溶液中一定存在 AlO－2 ，要保证溶液呈电中性，只有 K＋这一种阳离子，所以一定存在 K＋。根据上述 分析可知，气体甲可能是二氧化碳或二氧化硫或两者的混合气体，A 错误；原溶液中不含有 Mg2＋，所以沉 淀甲是硅酸，不可能是硅酸镁，B 错误；K＋、AlO －2 和 SiO 2－3 一定存在于溶液 X 中，C 正确；不能确定溶 液中是否含有 SO2－4 ，但可能含有 CO2－3 ，D 错误。 15．向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是(　　) 选项 操作 现象 结论 A 滴加 BaCl2 溶液 生成白色沉淀 原溶液中有 SO2－4 B 滴加氯水和 CCl4，振荡、 静置 下层溶液显紫色 原溶液中有 I－ C 用洁净铂丝蘸取溶液 进行焰色反应 火焰呈黄色 原溶液中有 Na＋、无 K＋ D 滴加稀 NaOH 溶液，将 湿润的红色石蕊试纸置于 试管口 试纸不变蓝 原溶液中无 NH＋4 【答案】B 【解析】滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成，不能说明原溶液中有 SO2－4 ，因为若溶液中含有 SO2－3 、CO 2－3 、Ag＋等，滴加氯化钡溶液也都生成白色沉淀，故 A 错误；氯水中的氯气和碘离子反应生成碘单质，四 氯化碳把碘单质从水溶液中萃取出来，四氯化碳密度比水大，下层溶液显紫色，故 B 正确；Na＋的黄色火焰可以覆盖 K＋的浅紫色火焰，故检验 K＋需透过蓝色钴玻璃观察火焰，故 C 错误；氨气极易溶于水，若溶 液中含有少量的 NH＋4 ，滴加稀 NaOH 溶液需加热才会放出氨气，故 D 错误。 16．某酸性废水中可能含有 Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋、CO2－3 、SO2－4 。取废水样品分别进 行如图所示①～④四个实验，则下列推断正确的是(　　) A．废水中含有 Na＋，不含 K＋ B．废水中含有 SO 2－4 和 CO2－3 C．废水中不含 Fe3＋，可能含 Fe2＋ D．废水中一定含有 Na＋、Al3＋、SO2－4 【答案】D 【解析】根据已知废水为酸性，故和 H＋反应的离子不能存在，即 CO 2－3 不存在，根据溶液是电中性的， 可知 SO 2－4 一定存在，由实验①焰色反应颜色为黄色，说明一定含有 Na＋，可能含有 K＋；实验②加盐酸后 再加 BaCl2 溶液有白色沉淀生成，也再一次说明含有 SO2－4 ；实验③加 KSCN 溶液，无明显现象，说明不含 Fe3＋；实验④滴加 NaOH 溶液至过量，一开始无现象，后有白色沉淀产生，最后沉淀溶解，说明含有 Al3＋， 不含有 Fe2＋和 Mg2＋，所以废水中肯定含有 Na＋、SO 2－4 和 Al3＋，肯定不含 CO2－3 、Fe2＋、Mg2＋、Fe3＋，可 能含有 K＋，故 D 正确。 17.实验室在 500 ℃时隔绝空气加热硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]至分解完全并确定分解产物成分的装置 如图所示(已知分解的固体产物中可能有 FeO、Fe2O3 和 Fe3O4，气体产物中可能有 NH3、N2、H2O、SO3 和 SO2)。下列说法正确的是(　　) A.装置②用于检验分解产物中是否有水蒸气生成，试剂 X 最好选用碱石灰 B.装置③用于检验分解产物中是否有 SO3 气体生成并除去 SO3 和 NH3 C.取①中固体残留物与稀硫酸反应并滴加 KSCN 溶液，溶液变红，则残留物一定为 Fe2O3D.装置④用于检验分解产物中是否有 SO2 气体生成，装置⑤用于收集生成的 NH3 和 N2 【答案】B　 【解析】装置②的作用是检验分解产物中是否有水蒸气生成，故试剂 X 应选用无水 CuSO4，A 错误； 装置③用于检验分解产物中是否有 SO3 气体生成，若有 SO3 气体生成，则装置③中产生白色沉淀硫酸钡， 并用氯化钡和盐酸除去 SO3 和 NH3，B 正确；①中固体残留物中可能还含有 FeO，可能不含有 Fe2O3 而含有 Fe3O4，不一定为 Fe2O3，C 错误；NH3 极易溶于水，若分解产物中有 NH3，则 NH3 被装置③中的溶液吸收， 装置⑤中不可能收集到 NH3，D 错误。 18.如图表示从原混合物中分离出 X 的两种方案，下列说法中不合理的是(　　) A.若含 X 的混合物为溴水，可通过方案Ⅰ进行分离，加入试剂为 CCl4，充分振荡后液体分层，下层为 X 的 CCl4 溶液 B.若含 X 的混合物为 BaSO4、BaSO3 的混合物，可通过方案Ⅱ进行分离，加入试剂为稀硝酸，X 为 BaSO4 C.若含 X 的混合物为乙醇和乙酸乙酯的混合物，可通过方案Ⅰ进行分离，加入试剂为饱和 NaOH 溶液， 残留液中含有乙酸钠 D.若含 X 的混合物为 Fe、Al，可通过方案Ⅱ进行分离，加入的试剂是过量的 NaOH 溶液，1 mol X 与 足量氯气完全反应时，转移 3 mol 电子 【答案】C　 【解析】溴易溶于四氯化碳，微溶于水，四氯化碳的密度比水大，分液时在混合液的下层，该方法合 理，故 A 不符合题意；BaSO3 被稀硝酸氧化成 BaSO4，然后通过过滤得到 BaSO4，该方法合理，故 B 不符 合题意；分离乙醇和乙酸乙酯时，应该选用饱和 Na2CO3 溶液，否则乙酸乙酯与 NaOH 溶液反应，该方法不 合理，故 C 符合题意；Al 可与 NaOH 溶液反应，故最后得到的 X 为铁，铁与氯气反应生成氯化铁，1 mol 铁与足量氯气完全反应时转移 3 mol 电子，该描述合理，故 D 不符合题意。 19.某废催化剂含 58.2%的 SiO2、21.0%的 ZnO、4.5%的 ZnS 和 12.8%的 CuS。某同学用 15.0 g 该废催 化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：回答下列问题： (1)在下列装置中，第一次浸出必须用________，第二次浸出应选用________。(填标号) (2)第二次浸出时，向盛有滤渣 1 的反应器中先加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造 成__________________。滤渣 2 的主要成分是________ ________。 (3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________。 (4)某同学在实验完成之后，得到 1.5 g CuSO4·5H2O，则铜的回收率为________。 【答案】(1)D　A (2)H2O2 与固体颗粒接触分解　SiO2(SiO2 和 S) (3)蒸发皿　(4)30% 【解析】(1)根据题给化学工艺流程知第一次浸出发生反应 ZnO+H2SO4==ZnSO4 +H2O、 ZnS+H2SO4==ZnSO4+H2S↑，有有毒气体 H2S 生成，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，选 D 装置，第二次 浸出时发生反应：CuS+H2O2+H2SO4==CuSO4+S+2H2O，不产生有毒气体，可选用 A 装置。 (2)第二次浸出时，向盛有滤渣 1 的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成 H2O2 与固体颗粒接触分解。滤渣 2 的主要成分是 SiO2(SiO2 和 S)。 (3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是蒸发皿。 (4)15.0 g 废催化剂中含有铜的物质的量为 15.0 g×12.8%÷96 g·mol-1= 0.02 mol，1.5 g CuSO4·5H2O 中铜的物质的量为 1.5 g÷250 g·mol-1=0.006 mol，则铜的回收率为 ×100%=30%。 20．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂。 [查阅资料]隔绝空气加热至 500 ℃时硫酸亚铁铵能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨 气和水蒸气等。 [实验探究]某化学小组选用如图所示部分装置进行实验(夹持装置略)。验证分解产物中含有氨气和水蒸气，并探究残留固体成分。 (1)所选用装置的正确连接顺序为________________________(填装置序号)。 (2)证明有水蒸气生成的实验现象为_______________________。 (3)证明有氨气生成的实验现象为_____________________。 (4)A 中固体完全分解后变为红棕色粉末，设计实验证明 A 中残留固体仅为 Fe2O3，而不含 FeO 或 Fe3O4：______________________。 【答案】(1)ACBD (2)C 中无水硫酸铜变蓝 (3)D 中无色酚酞溶液变为红色 (4)取少量 A 中残留固体，加入适量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，若高 锰酸钾溶液不褪色，则残留固体是 Fe2O3，而不含 FeO 或 Fe3O4 【解析】(1)实验的目的是验证(NH4)2Fe(SO4)2 的分解产物中含有 NH3 和水蒸气，并探究残留固体成分， 装置 A 用于分解(NH4)2Fe(SO4)2 固体，装置 C 用于检验水蒸气，装置 B 用于吸收 SO2 气体，装置 D 用于检 验 NH3，由于分解产生气体通过溶液时会混入水蒸气，故应先检验水蒸气，后检验 NH3，所选装置的连接 顺序为 A→C→B→D。 (2)无水硫酸铜粉末遇水蒸气生成 CuSO4·5H2O 晶体，由白色粉末变成蓝色晶体。 (3)NH3 通过导管进入 D，溶于水形成氨水，使溶液显碱性，酚酞溶液由无色变成红色。 (4)FeO 和 Fe3O4 溶于稀硫酸，都能产生还原性的 Fe2＋，能使酸性 KMnO4 溶液褪色；Fe2O3 溶于稀硫酸 产生 Fe3＋，不能使酸性 KMnO4 溶液褪色，故可将残留固体溶于稀硫酸，再利用酸性 KMnO4 溶液进行检验。