高考化学一轮复习题组训练10.2物质的分离提纯和检验2含解析

物质的分离、提纯和检验

单一离子(或物质)的检验

1.(原创)某化学学习小组为验证海带中含有碘元素,设计了如下实验:

下列说法正确的是 (　　)

A.步骤①中使用到的仪器是坩埚和三脚架

B.步骤②中稀硫酸作催化剂

C.步骤③中加入淀粉若呈蓝色,则说明海带中含有碘元素

D.省略步骤②也能实现实验目的

【解析】选C。灼烧固体应使用坩埚、三脚架和泥三角等,A错误;硫酸参与反应,2I-+2H++H2O2I2+2H2O,B错误;H2O2可将I-氧化为I2,碘单质使淀粉变蓝,C正确;海带中碘元素以离子形式存在,省略氧化的一步无法实现检验,D错误。

2.(2020·恩施模拟)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。

【归纳提升】常见的离子检验方法

沉淀法(加入试剂产生沉淀)、气体法(加入试剂产生气体)、显色法(加入特征指示剂)、转化法(转化成其他易检验的物质)等。

多离子(或物质)的检验

3.(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。

4.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

【加固训练】

1.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。

2.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

【归纳提升】离子推断题解题原则

①肯定性原则:根据实验现象推出未知液中肯定存在或肯定不存在的离子;

②互斥性原则:在肯定某些离子的同时,结合离子共存规律(生成气体、沉淀、弱电解质、完全双水解、氧化还原等),否定一些离子的存在;

③电中性原则:溶液中一定既有阳离子又有阴离子,且正负电荷总数(或总浓度)相同,可确定一些隐含的离子;

④进出性原则:实验中前面引入或生成的离子,对后续实验有干扰。