高考化学专题复习 跟踪检测（四十九） 物质的分离、提纯与检验（含解析）

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跟踪检测（四十九） 物质的分离、提纯与检验
1．《炼丹秘诀》中的“抽汞法”有如下叙述：“朱砂不计多少。入沙锅中以炭屑填平锅口，剪蛎壳板如锅大密钻小窍盖之，却将空沙锅一个与前锅二口相合，铁丝固济(包括有用铁丝缠和用盐泥固济二法)，地下掘一穴安埋空锅，锻炼之后候冷取出，大概银朱一两只有真汞三钱。”文中涉及的操作方法是(　　)
A．蒸馏　　　　　　　　　　 B．升华
C．干馏 D．萃取
解析：选A　文中意思为“向一沙锅中放入一定量的朱砂，用炭屑填平锅口，剪与锅一般大蛎壳板，在上面钻许多小孔，盖在锅上，将一空沙锅与该锅的口密合，用铁丝等固定密封，在地上挖一洞，将空锅放在洞口上，加热锻烧，冷却后可以得到汞”。即通过加热反应产生的汞蒸气冷却后得纯净汞。
2．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。
3.用如图所示的实验装置，选择适当的试剂B并进行如下实验，可以达到目的的是(　　)
A．试剂B为浓硫酸，除去CO2中混有的少量SO2气体
B．试剂B为饱和食盐水，除去氯气中混有的少量氯化氢气体
C．试剂B为水，收集NO、CO等难溶于水的气体
D．试剂B为新制氢氧化铜悬浊液，检验空气中是否含有甲醛
解析：选B　A项，二氧化硫和浓硫酸不反应，所以不能达到洗气的目的，错误；B项，氯气和水的反应是可逆反应，所以食盐水中含有氯离子能抑制氯气的溶解，氯化氢极易溶于水，从而能达到洗气的目的，正确；C项，收集难溶于水的气体采用排水集气法收集，集气瓶中应该“短管进气”，错误；D项，甲醛和新制氢氧化铜悬浊液反应需要加热且应在碱性条件下，该反应未加热，错误。
4．现有一瓶甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如表所示：
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·cm－3)
水中的溶解性
甲
－98
57.5
0.93
可溶
乙
－84
77
0.90
可溶

据此，将甲和乙互相分离的方法是(　　)
A．蒸馏法　　　　　　　 B．升华法
C．萃取法 D．过滤法
解析：选A　根据题中信息可以看出，甲和乙两物质的熔点相差不大，密度相差不大，均可溶于水，互溶，但是沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法通过控制沸点的不同来实现二者的分离。
5．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。
6．用下列装置进行相应实验，能达到实验目的的是(　　)
选项
A
B
C
D
装
置




目
的
蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
分离CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层
制取少量
纯净的CO2
气体
除去Cl2中含有的少量HCl

解析：选B　NH4Cl在加热条件下易分解，因此不能通过加热蒸干NH4Cl饱和溶液的方法制备NH4Cl晶体，A项错误；CCl4的密度比水的大，有机层在下层，B项正确；盐酸易挥发，生成的CO2中含有HCl和水蒸气，C项错误；Cl2和水反应生成的HCl会与NaHCO3溶液反应，从而使Cl2被大量消耗，应通过饱和食盐水除去Cl2中的HCl，D项错误。
7．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。
8.如表所示是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
3.7
6.5
A.H2O2、ZnO B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3 D．NaOH溶液
解析：选A　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≤pH<6.5，即可将Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀，且保证Zn2＋不沉淀。氧化Fe2＋时不能引入新的杂质，只能用H2O2，调pH时也不能引入新的杂质，用ZnO能促进Fe3＋的水解。

9．下列除杂方案错误的是(　　)

选项
被提纯的物质
杂质
除杂试剂
除杂方法
A
CO(g)
CO2(g)
NaOH溶液、浓H2SO4
洗气
B
NH4Cl(aq)
Fe3＋(aq)
NaOH溶液
过滤
C
Cl2(g)
HCl(g)
饱和食盐水、浓H2SO4
洗气
D
Na2CO3(s)
NaHCO3(s)
—
灼烧

解析：选B　A项，NaOH溶液吸收CO2，浓H2SO4除去水蒸气，且两种试剂都不与CO反应，正确；B项，NaOH溶液不仅能与Fe3＋反应，还能与NH反应，且还能引入杂质，错误；C项，饱和食盐水可以除去HCl，浓H2SO4可以除去水蒸气，正确；D项，灼烧能使NaHCO3固体分解生成Na2CO3，正确。
10．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(　　)
选项
物质及其杂质
检验试剂
除杂试剂
除杂方法
A
HCl(Cl2)
湿润的淀粉­KI试纸
饱和食盐水
洗气
B
C2H5OH(H2O)
无水硫酸铜粉末
生石灰
蒸馏
C
CO2(SO2)
品红溶液
饱和碳酸钠溶液
洗气
D
NH4Cl(I2)
淀粉溶液
无
加热

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。
11．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中有机相应从分液漏斗下端放出，无机相从上口倒出
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C　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错误；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。
12．取某固体样品，进行如下实验
①取一定量的样品，加足量水充分溶解，过滤得到滤液和滤渣；
②取少量滤液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生；
③取少量滤渣，加入稀盐酸，滤渣全部溶解，同时有气体产生。
根据上述实验现象，该固体样品的成分可能是(　　)
A．K2SO4、Ba(OH)2、Na2CO3
B．Na2CO3、AgNO3、KNO3
C．K2CO3、NaCl、Ba(NO3)2
D．KNO3、MgCl2、NaOH
解析：选C　A项，K2SO4、Ba(OH)2、Na2CO3加水反应生成BaSO4和BaCO3沉淀，BaSO4不溶于盐酸，不符合③，错误；B项，Na2CO3、AgNO3、KNO3三者加水后能够反应生成Ag2CO3沉淀，Ag2CO3与盐酸反应生成AgCl沉淀，不符合③，错误；C项，K2CO3、NaCl、Ba(NO3)2三者加水后能够反应生成BaCO3沉淀，滤液中可能含有CO，加入BaCl2溶液生成白色沉淀，滤渣BaCO3能够与盐酸反应放出CO2而溶解，符合上述实验过程，正确；D项，KNO3、MgCl2、NaOH三者加水后能够反应生成Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2与盐酸反应没有气体放出，不符合③，错误。
13．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。
选择试剂
①
Na2CO3溶液
④
实验操作
②
③
加热

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
14．我国青海查尔汗盐湖蕴藏着丰富的食盐资源。经分析知道，该湖水中含有高浓度的Na＋、K＋、Mg2＋及Cl－等。利用盐湖水可得到某些物质。其主要工业流程如下：

请根据上述流程，回答下列问题：
(1)利用湖水得到晶体(A)的方法是________结晶法(填“降温”或“蒸发”)。
(2)操作Ⅰ的名称为________，此操作适用于分离______________。
(3)本流程中分别采用条件1和条件2获得不同晶体，所以依据的物理量是________。
a．摩尔质量 b．溶解度
c．溶解性 d．熔、沸点
(4)检验钾肥中是否含有Na＋的实验方法是________，若含有Na＋，能观察到的现象是________。若需得到高纯度的钾肥，可以采用的提纯方法为________。
解析：(1)天然湖水应采用蒸发的方法使溶质结晶。
(2)不溶性固体和液体混合物的分离，应用过滤的方法。
(3)由流程图可知，条件1和条件2温度不同，是利用物质在不同温度下的溶解度的大小不同而进行分离的。
(4)检验Na＋、K＋等应用焰色反应。
答案：(1)蒸发　(2)过滤　不溶性固体和液体混合物
(3)b　(4)焰色反应　火焰呈黄色　重结晶法
15．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)滤渣1为________，操作A为________，向滤液②中加入双氧水的作用是__________。
(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式________。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88

分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________________。
解析：(1)主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质，其中SiO2不溶于酸，所以滤渣为SiO2；滤液1中钛粒子水解生成沉淀，因此操作A是过滤；双氧水具有氧化性，滤液中含有Fe2＋，因此，加入双氧水的作用是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；(2)酸浸后，FeTiO3溶于酸，反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O；(3)温度是影响速率的主要因素，但双氧水在高温下易分解，氨水易挥发，即低于40 ℃，TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降。
答案：(1)SiO2　过滤　将Fe2＋氧化为Fe3＋
(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
(3)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降
16．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依照上图，完成下列填空：
(1)写出通电条件下电解饱和食盐水的化学方程式________________________________。
(2)为有效除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO杂质，精制过程中加入试剂的合理顺序为________。
A．NaOH溶液，Na2CO3溶液，钡试剂，盐酸
B．NaOH溶液，钡试剂，Na2CO3溶液、盐酸
C．钡试剂，NaOH溶液，Na2CO3溶液、盐酸
(3)钡试剂可以是________。
A．Ba(OH)2　　 B．Ba(NO3)2　　　C．BaCl2
(4)为了保证杂质能够完全除去，除去试剂均稍过量，判断钡试剂已经过量的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)请写出精制过程中加入适量盐酸时发生反应的离子方程式
________________________________________________________________________。
(6)下表是NaOH、NaCl在不同温度下的溶解度(单位：g/100 g 水)：

温度/℃
0 ℃
10 ℃
20 ℃
30 ℃
40 ℃
50 ℃
60 ℃
70 ℃
80 ℃
90 ℃
100 ℃
NaOH
42
51
109
119
129
145
174
299
314
329
347
NaCl
35.7
35.8
36
36.3
36.6
37
37.3
37.8
38.4
39
39.8

由此可知，脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________，冷却、________(填写操作名称)，除去NaCl,该工业流程中循环中可循环利用的物质是________。
解析：(1)电解氯化钠溶液反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；(2)SO、Ca2＋、Mg2＋等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，BaCl2溶液在Na2CO3溶液之前加入即可，所以加入试剂顺序为B、C；(3)添加钡试剂除去SO，不能引入新的杂质，选Ba(NO3)2会引入杂质NO，则钡试剂可以是Ba(OH)2溶液或BaCl2溶液；(4)判断钡试剂已经过量的方法是静置，向上层清液中继续滴加氯化钡溶液，如无沉淀产生，证明钡试剂已过量；(5)加入适量盐酸除去溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子，离子方程式为H＋＋OH－===H2O；CO＋2H＋===CO2↑＋H2O；(6)根据表中数据可以得出：氢氧化钠的溶解度随温度的升高而增大，但是氯化钠的溶解度受温度的影响不大，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是蒸发结晶、冷却、过滤，可循环利用的物质是NaCl。
答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　
(2)BC　(3)AC　(4)静置，向上层清液中继续滴加氯化钡溶液，如无沉淀产生，证明钡试剂已过量　(5)H＋＋OH－===H2O；CO＋2H＋===CO2↑＋H2O　(6)蒸发结晶　过滤　NaCl