2021届高考化学一轮复习过关训练：物质的分离、提纯和检验【解析版】

物质的分离、提纯和检验

1.某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种：

现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂的体积(V)的关系如图所示。(铵根和偏铝酸根不能共存)

(1)若Y是盐酸，则X中一定含有的离子是____________________________， 

bc段发生反应的离子方程式为 ___________________________________。 

(2)若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阴离子是________，假设X溶液只含这几种离子，则溶液中各离子的物质的量之比为________，ab段发生反应的离子方程式为__ ________________________________________。 

【解析】溶液无色说明溶液中不含Fe3+。(1)如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含Si、Al或两者中的一种，即生成的沉淀为H2SiO3、Al(OH)3或两者中的一种，则溶液中不含Al3+、Mg2+；当a～b段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应：C+H+HC，HC+H+H2O+CO2↑；当b～c段时沉淀的量减少，即部分沉淀和盐酸反应：Al(OH)3+3H+Al3++3H2O，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H2SiO3又有Al(OH)3，原溶液中有Si和Al，则Oa段发生反应的离子方程式为Si+2H+H2SiO3↓，Al+H++H2OAl(OH)3↓，由于Si和Al和铵根离子能双水解，所以溶液中不含N，含有的阳离子是Na+；(2)若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al3+、Mg2+或两者中的一种，由于弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存，即溶液中不含C、Si、Al，由于溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl-；当a～b段时，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应：N+OH-NH3·H2O，即溶液中含N；当b～c段时沉淀的量减少但没有完全溶解，即部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al3+、Mg2+，即bc段的反应为Al(OH)3+OH-Al+2H2O。则X中一定含有的离子是Al3+、Mg2+、N、Cl-；由于溶液中有Al3+、Mg2+，故Oa段转化为沉淀的离子是Al3+、Mg2+，ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体，反应的离子方程式为N+OH-NH3·H2O；溶液中有Al3+、Mg2+，即沉淀中含Al(OH)3和Mg(OH)2，故bc段的反应为：Al(OH)3+OH-Al+2H2O，N反应需要NaOH的体积是3V，由于Al(OH)3溶解时需要的NaOH的体积是2V，则生成Al(OH)3需要的NaOH的体积是6V，而生成Mg(OH)2和Al(OH)3共消耗NaOH的体积为8V，则生成Mg(OH)2需要NaOH溶液的体积是2V，则n(Al3+)∶n(Mg2+)∶n(N)=2∶1∶3，根据溶液要呈电中性，即有：3n(Al3+)+2n(Mg2+)+n(N)=n(Cl- )，故n(Cl- )

=11，即有：n(Al3+)∶n(Mg2+)∶n(N)∶n(Cl-)=2∶1∶3∶11。

答案：(1)C、Si、Al、Na+

Al(OH)3+3H+Al3++3H2O

(2)Cl-　n(Al3+)∶n(Mg2+)∶n(N)∶n(Cl-)=2∶1∶3∶11　N+OH-NH3·H2O

2.某混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K+、N、Cl-、Mg2+、Ba2+、C、S，现取三份100mL该溶液进行如下实验：

①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。

②第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol。

③第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27 g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33 g。

根据上述实验数据，填写下列空白。

(1)一定不存在的离子有__________________。 

(2)第②步操作发生反应的离子方程式为 _______________。 

(3)第③步操作确定的离子有______________。 

(4)对无法确定是否存在的离子，满足________时，能确定其存在。 

【解析】根据题意，Ba2+和S可发生离子反应生成BaSO4↓，因此两者不能共存。Ba2+和C可发生离子反应生成BaCO3↓，因此两者也不能共存。第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生，可能含有Cl-、C、S。第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是N，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg2+。故可确定一定含有N，一定不存在Mg2+。根据反应N+OH-NH3↑+H2O，产生NH3为0.04 mol，可得N也为0.04 mol。第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27 g，经足量盐酸洗涤。干燥后，沉淀质量为2.33 g。部分沉淀溶于盐酸为BaCO3，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO4。因此溶液中一定存在C、S，一定不存在Ba2+。由条件可知BaSO4为2.33 g，物质的量为0.01 mol，BaCO3为3.94 g，物质的量为0.02 mol。则C物质的量为0.02 mol，由上述分析可得，溶液中一定存在C、S、N，一定不存在Mg2+、Ba2+。根据电荷守恒，溶液中一定存在K+，Cl-无法确定，若有Cl-，则n(K+)>0.02 mol。

答案：(1)Mg2+、Ba2+

(2)N+OH-NH3↑+H2O

(3)C、S　(4)n(K+)>0.02 mol

3．如图是中学化学中常用于混合物的分离和提纯装置，请根据装置回答问题：

(1)在装置A和装置B中都用到玻璃棒，装置A中玻璃棒的作用是________，装置B中玻璃棒的作用是________________。

(2)装置C中①的名称是________，此装置中冷凝水进出方向是________。在分液时为使液体顺利滴下，应进行的具体操作是________________。

(3)某硝酸钠固体中混有少量硫酸钠杂质，现设计一实验方案，既除去杂质，又配成硝酸钠溶液。

实验方案：先将固体溶于蒸馏水配成溶液，选择合适的试剂和操作完成表格中各步实验。

所加入的试剂①可以是________(填化学式)，证明溶液中SO已经除尽的方法是________________________________________________________________________。

加入Na2CO3溶液的目的是___________________________________________，

所加入的试剂④可以是________(填化学式)。

(4)青蒿素是高效的抗疟疾药，为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯中，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156～157 ℃，热稳定性差。已知：乙醚沸点为35 ℃。提取青蒿素的主要工艺为：

若要在实验室模拟上述工艺，操作Ⅰ选择的装置是______(填代号)，操作Ⅱ的名称是________，选择的装置是______(填代号)，为防止暴沸，粗品中需要加入________。操作Ⅲ的主要过程可能是________(填字母)。

A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤

C．加入乙醚进行萃取分液

解析：(1)在装置A和装置B中都用到玻璃棒，装置A为过滤，玻璃棒起引流作用，装置B为蒸发，玻璃棒起搅拌作用，防止液体局部受热造成液滴飞溅。

(2)装置C中①的名称是蒸馏烧瓶，装置C中冷却水的方向是下进上出。分液漏斗为使液体顺利滴下，应打开上端玻璃塞并旋转活塞，使凹槽对准小孔。

(3)所加入的试剂①作用是除去硫酸钠，将其转化为硫酸钡沉淀，试剂①可以是Ba(NO3)2或Ba(OH)2。证明溶液中SO已经除尽的方法是：静置，向上层清液中继续滴加Ba(NO3)2或Ba(OH)2，若无沉淀生成则已除尽。加入Na2CO3溶液的目的是除去过量的Ba2＋，所加入的试剂④的目的是除去过量的CO，试剂④是HNO3。

(4)操作Ⅰ为过滤，选择装置A。提取液经过蒸馏得到乙醚和粗品，操作Ⅱ为蒸馏，选择装置C，为防止暴沸，需要加入碎瓷片。操作Ⅲ从粗品中经过溶解，浓缩、结晶，再进行过滤得到精品。

答案：(1)引流　搅拌防止液体局部受热造成液滴飞溅　(2)蒸馏烧瓶　从下管进上管出　打开分液漏斗上方的活塞　(3)Ba(NO3)2或者是Ba(OH)2　静置，向上层清液中继续滴加Ba(NO3)2或者是Ba(OH)2，若无沉淀产生则已除尽　除去过量的Ba2＋　HNO3　(4)A　蒸馏　C　碎瓷片　B

4.如图所示的分离混合物时常用的仪器，从左至右，对应的混合物分离操作方法正确的是(　　)

A．蒸馏、分液、蒸发、过滤  B．蒸发、过滤、蒸馏、分液

C．蒸馏、过滤、蒸发、分液  D．蒸发、分液、蒸馏、过滤

解析：选A　蒸馏烧瓶用于蒸馏操作；分液漏斗用于分液操作；蒸发皿用于蒸发操作；普通漏斗用于过滤操作。

5.下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是 (　)

【解析】选D。乙醇与水互溶，不能用乙醇萃取，A错误；乙酸乙酯和乙醇互溶，不能用分液的方法分离，B错误；KNO3在水中的溶解度受温度影响大，C错误；分离两种沸点差别较大的互溶液体，一般采用蒸馏的方法，D正确。

6.下列各组混合物的分离和提纯方法正确的是(　　)

A．用萃取法分离汽油和水的混合液

B．用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3

C．直接蒸馏酒精溶液得到无水乙醇

D．除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，加入足量的铁屑，充分反应后，过滤

解析：选B　汽油和水互不相溶，应使用分液的方法进行分离，A项错误；NaCl的溶解度随温度变化较小，而KNO3的溶解度随温度变化较大，故可用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3，B项正确；酒精和水都容易挥发，直接蒸馏酒精溶液得不到无水乙醇，应在酒精中加入CaO再蒸馏，C项错误；除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，应通入足量的Cl2，D项错误。

7.下列分离方法正确的是 (　　)

A.回收水溶液中的I2：加入乙酸，分液，蒸发

B.回收含有KCl的MnO2：加水溶解，过滤，干燥

C.除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管

D.除去乙醇中的水：加入无水氯化钙，蒸馏

【解析】选B。I2在乙酸中的溶解度不大，A错误；MnO2不溶于水，KCl加水溶解，过滤，干燥即可，B正确；氨气与水、P2O5反应，C错误；除去乙醇中的水，加入无水氧化钙，蒸馏，D错误。

8.从海水晒盐的母液中提取金属镁的一种工艺流程如图： 

下列说法不正确的是 (　　)

A.步骤①沉镁可加入石灰乳，说明Mg(OH)2的溶解度更小

B.步骤③脱水时，在空气中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2

C.步骤④电解熔融MgCl2时，阴极有金属Mg析出

D.设计步骤①、②、③的主要目的是富集镁元素

【解析】选B。加入石灰乳生成氢氧化镁，反应生成溶解度更小的物质，故A正确；步骤③脱水时，抑制水解，在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2，故B错误；电解熔融氯化镁，阴极上生成Mg，故C正确；海水中镁离子浓度较小，步骤①、②、③的主要目的是富集MgCl2，故D正确。

9.下列有关离子的检验方法、现象和结论都正确的是 (　　)

【解析】选B。Cl-、Br-也能使酸性 KMnO4 溶液褪色，A错误；湿润的红色石蕊试纸遇 NH3 变蓝色，B正确；其他还原性离子如S2-也能与Br2反应，使混合溶液由橙色变为无色，C错误；Al、Si在水溶液中均可与 CO2反应，分别生成氢氧化铝、硅酸，二者均为白色沉淀，D错误。

10．实验室按照如图操作程序提纯某种物质，下列分析一定正确的是(　　)

A．操作Ⅰ一定是过滤，其目的是将固液分离

B．可以提纯含少量氧化铁杂质的氧化铝

C．可以提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾

D．可以提纯含少量碘杂质的氯化钠

解析：选C　试样的溶解性未知，操作Ⅰ可以是过滤，也可以是溶解，A项错误；提纯含少量氧化铁杂质的氧化铝，应向试样中加入NaOH溶液，B项错误；提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾时应使用重结晶法：先向试样中加入适量的热水制成饱和溶液，然后冷却结晶、过滤即得较纯的KNO3，其中操作Ⅰ是溶解，操作Ⅱ是结晶，操作Ⅲ是过滤，C项正确；提纯含少量碘杂质的氯化钠时一般使用加热法，使I2升华而除去，若按图示操作则是萃取分液法，除加水外，还应加入萃取剂，故D项错误。

11.(原创)一次性餐盒常以垃圾焚烧和填埋的方式处理，在空气中燃烧所得混合气体中可能含有SO2、CO2、CO、HCl、H2O等气体(已知PdCl2溶液可吸收CO，并生成HCl和H2O)。下列确定气体产物组成的叙述中，错误的是              (　　)

A.可用无水硫酸铜检验H2O，若固体变蓝，则证明气体产物中有H2O

B.用澄清石灰水检验CO2，用溴水检验并吸收SO2

C.HCl可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验

D.气体检验的先后顺序为H2O、HCl、CO2、SO2、CO

【解析】选D。无水硫酸铜可用于检验水蒸气，A正确；CO2可使澄清石灰水变浑浊，SO2可使溴水褪色，B正确；HCl通入硝酸酸化的硝酸银溶液生成白色沉淀，C正确；CO2、SO2均使澄清石灰水变浑浊，先检验SO2，除去SO2后再检验CO2，则检验顺序为H2O、HCl、SO2、CO2、CO，D错误。

12．下列物质中杂质(括号内为杂质)的检验试剂、除杂试剂和除杂方法都正确的是(　　)

解析：选B　HCl极易溶于水，饱和食盐水能除去Cl2中的HCl气体，A错误。生石灰与水反应生成氢氧化钙，与乙醇的沸点相差较大，再通过蒸馏可得乙醇，B正确。饱和碳酸钠溶液与SO2、CO2均能反应，可以选择酸性高锰酸钾溶液除去CO2中的SO2，C错误。碘受热易升华，NH4Cl受热分解成NH3和HCl，遇冷结合成NH4Cl固体，加热不能除去NH4Cl中的I2，D错误。

13.以下说法正确的是 (　　)

A.往溶液中滴加盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体，溶液中不一定存在C

B.滴加AgNO3溶液产生白色沉淀的溶液一定含Cl-

C.往溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，则原溶液中含S

D.往溶液中滴加氯水和KSCN，溶液变红，则溶液中一定含Fe3+

【解析】选A。往溶液中滴加盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体可能为二氧化硫或者二氧化碳，原溶液中可能含有碳酸氢根离子、亚硫酸根离子等，原溶液中不一定存在C，故A正确；滴加AgNO3溶液产生白色沉淀，该白色沉淀可能为碳酸银、硫酸银等，原溶液中不一定含Cl-，故B错误；往溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，该白色沉淀可能为氯化银，不一定为硫酸钡，则原溶液中不一定含S，故C错误；往溶液中滴加氯水和KSCN，溶液变红，此时的溶液中一定含Fe3+，但是由于氯水具有氧化性，能够将亚铁离子氧化成铁离子，无法判断原溶液中是否含有铁离子，故D错误。

14．某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3，其流程如下：

下列说法正确的是(　　)

A．步骤1中无机相应从分液漏斗下端放出，有机相从上口倒出

B．步骤2使用的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、酒精灯、牛角管、球形冷凝管、锥形瓶

C．步骤3可以在装置中完成

D．步骤4中，将溶液蒸发至只剩少量水时，用余热将晶体蒸干

解析：选AC　步骤1为萃取分液操作，苯的密度比水小，故有机相应从分液漏斗上口倒出，A正确；步骤2为蒸馏，应选用直形冷凝管，球形冷凝管一般用于冷凝回流，B错误；步骤3为升华，用图中装置能较好地控制温度，C正确；步骤4为蒸发结晶，由于KNO3的溶解度随温度变化比较大，应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，因此加热至有少量晶体出现就可停止加热，D错误。

15．科学家通过探寻矿物X推测外星球上是否曾经存在水。某兴趣小组为分析矿物X中的常见离子，将其溶于稀硝酸，并将所得溶液进行实验，下列依据实验现象得出的结论正确的是(　　)

A．用铂丝蘸取少量溶液进行焰色反应，火焰呈紫色，说明矿物X中含K＋

B．取少量溶液向其中滴加NaOH溶液，加热，用湿润红色石蕊试纸检验生成的气体，试纸变蓝，说明矿物X中含NH

C．取少量溶液向其中滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，说明矿物X中含Fe3＋

D．取少量溶液向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明矿物X中含SO

解析：选AB　用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈紫色，说明该溶液一定存在K＋，故A正确；向某未知溶液中滴加NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，说明矿物X中含NH，故B正确；Fe3＋能和KSCN溶液混合产生血红色溶液，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，说明该溶液中一定含有Fe3＋，但是矿物溶于稀硝酸出现铁离子，原来的矿物中不一定含有铁离子，可能含亚铁离子，故C错误；取少量溶液向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀产生，该沉淀可以是硫酸钡或是氯化银，说明矿物X中含SO或Ag＋，故D错误。