练案[28]　第十章　第28讲　物质的分离、提纯和检验

[练案28]

第28讲　物质的分离、提纯和检验

A组　基础必做题

1．(2022·福建福州模拟)已知：CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO；利用如图装置用正丁醇合成正丁醛相关数据如表：

下列说法中，不正确的是(　D　)

A．为防止产物进一步氧化，应将酸化的Na2Cr2O7溶液逐滴加入正丁醇中

B．当温度计1示数为90～95 ℃，温度计2示数在76 ℃左右时，收集产物

C．反应结束，将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，粗正丁醛从分液漏斗上口倒出

D．向获得的粗正丁醛中加入少量金属钠，检验其中是否含有正丁醇

[解析]　Na2Cr2O7溶液在酸性条件下能氧化正丁醇，所以将酸化的Na2Cr2O7溶液逐滴加入正丁醇中，A不选；由反应物和产物的沸点数据可知，温度计1保持在90～95 ℃，既可保证正丁醛及时蒸出，又可尽量避免其被进一步氧化，温度计2示数在76 ℃左右时，收集产物为正丁醛，B不选；正丁醛密度为0.801 7 g·cm－3，小于水的密度，故粗正丁醛从分液漏斗上口倒出，C不选；正丁醇能与钠反应，但粗正丁醛中含有水，水可以与钠反应，所以无法检验粗正丁醛中是否含有正丁醇，D选。

2．(2022·东北师大附中模拟)下列实验方案的设计、结论正确的是(　A　)

A．用NaHCO3溶液可依次鉴别出稀盐酸、AlCl3溶液、NaAlO2溶液

B．用Ca(OH)2溶液可鉴别Na2CO3溶液、NaHCO3溶液

C．除去SO2中少量HCl，将其通入饱和的Na2SO3溶液

D．除去CuCl2溶液中少量FeCl3，加入足量NaOH溶液充分反应后过滤

[解析]　碳酸氢钠溶液与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，与氯化铝溶液发生双水解反应生成白色氢氧化铝沉淀和二氧化碳，与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝白色沉淀，实验现象不同，则用NaHCO3溶液可依次鉴别出稀盐酸、AlCl3溶液、NaAlO2溶液，A正确；Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液和NaHCO3溶液均能生成白色碳酸钙沉淀，实验现象相同，则不能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，B错误；SO2和HCl均能与Na2SO3溶液反应，则除去SO2中少量HCl，不能选用饱和的Na2SO3溶液，应选用饱和的NaHSO3溶液，C错误；CuCl2溶液和FeCl3溶液均能与NaOH溶液反应，则除去CuCl2溶液中少量FeCl3，不能选用NaOH溶液，应该选用氧化铜或氢氧化铜，D错误。

3．下列实验的试剂、装置选用不合理的是(　B　)

　　[解析]　A选项合理，甲装置中饱和氯化钠溶液可除去HCl，浓硫酸可除去H2O；B选项不合理，干燥管中的无水氯化钙在除去水的同时也吸收NH3；C选项合理，干燥管中的碱石灰的主要成分为生石灰与氢氧化钠，可除去HCl和H2O；D选项合理，在加热条件下，O2可与丙装置中的铜网反应而被除去。

4．(2022·山东日照二模)下列选用的仪器和药品能达到实验目的的是(　C　)

　　[解析]　蒸馏时接收馏分的锥形瓶不能用塞子塞住，否则锥形瓶中气压过大会导致事故，A不能达到实验目的；蒸发溶液时应该在蒸发皿里进行，B不能达到实验目的；溴易溶于CCl4而HBr不溶，用CCl4可以除去HBr气体中的少量溴蒸气，C能达到实验目的；检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸，氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，试纸使用不合理，D不能达到实验目的。

5．化学是一门以实验为基础的科学。

(1)用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器略去)，能达到实验目的的是__B__(填字母)。

(2)为除去粗盐中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量)：

称取粗盐   滤液 精盐

①第Ⅰ步操作的名称是__溶解__。

②若第Ⅱ、Ⅳ步顺序颠倒，是否会对实验结果产生影响？__有影响__(填“有影响”或“无影响”)。

③第Ⅴ步操作所需玻璃仪器的名称是__普通漏斗、玻璃棒、烧杯__。

6．(2022·北京四中期中)市售食盐常有无碘盐和加碘盐(含KIO3和少量的KI)。

Ⅰ．某同学设计检验食盐是否为加碘盐的定性实验方法：

①取待检食盐溶于水，加入稀硫酸酸化，再加入过量的KI溶液，振荡。

②为验证①中有I2生成，向上述混合液中加入少量CCl4充分振荡后，静置。

(1)若为加碘盐，则①中发生反应的离子方程式为__IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O__。

(2)②中的实验操作名称是__萃取__。

(3)实验过程中能证明食盐含KIO3的现象是__加CCl4后的溶液分层，下层为紫红色__。

Ⅱ．碘摄入过多或者过少都会增加患甲状腺疾病的风险。国家标准所用的食盐中碘含量的测定方法：

①用饱和溴水将碘盐中少量的I－氧化成IO。

②再加入甲酸发生反应：Br2＋HCOOH===CO2↑＋2HBr。

③在酸性条件下，加入过量KI，使之与IO完全反应。

④以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液进行滴定，测定碘元素的含量。

已知：I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6

(1)①中反应的离子方程式为__3Br2＋I－＋3H2O===IO＋6Br－＋6H＋__。

(2)测定食盐碘含量过程中，Na2S2O3与IO的物质的量之比为__6∶1__。

(3)有人提出为简化操作将①、②省略，但这样会造成测定结果偏低。请分析偏低原因：__将操作①、②省略，只测定了食盐中以IO形式存在的碘元素，以I－形式存在的碘元素没有被测定__。

[解析]　Ⅰ．(1)若为加碘盐，则其中含有KIO3，在酸性条件下与I－会发生反应生成碘单质，反应的方程式为KIO3＋5KI＋3H2SO4===3I2＋3K2SO4＋3H2O，离子方程式为IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O。(2)由于I2在有机溶剂中的溶解度更大，CCl4能将I2从水溶液中萃取出来，故②中的实验操作名称为萃取。(3)I2溶于CCl4所得溶液为紫红色，且CCl4的密度比水的密度大，实验过程中能证明食盐含KIO3的现象是：加CCl4后的溶液分层，下层为紫红色。

Ⅱ．(1)①中反应时，溴将I－氧化成IO的同时，溴单质被还原为Br－，反应的离子方程式为3Br2＋I－＋3H2O===IO＋6Br－＋6H＋。(2)在酸性条件下，IO被I－还原为I2，离子方程式为IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，I2与Na2S2O3反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，由以上两反应可得关系式IO～3I2～6Na2S2O3，则测定食盐碘含量过程中，Na2S2O3与IO的物质的量之比为6∶1。(3)简化操作将①、②省略，则只测定了食盐中以IO形式存在的碘元素，而食盐中以I－形式存在的碘元素没有被测定，从而造成测定结果偏低。

B组　能力提升题

7．(2022·山东泰安一模，11)某同学在实验室选用下列实验装置，验证浓硫酸与碳反应的生成物。下列说法正确的是(　C　)

A．浓硫酸与碳的反应中，浓硫酸表现出酸性和强氧化性

B．验证产物的正确连接顺序为Ⅰ→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ

C．装置Ⅱ中两侧品红溶液在实验设计中的作用不相同

D．若连接顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，无法检验产物中有无CO2

[解析]　浓硫酸与碳的反应中，浓硫酸只表现出强氧化性，由于没有生成硫酸盐，所以没有表现酸性，A项错误；验证产物一般原则是先检验水，然后检验有特殊现象的物质，最后在除去干扰物质的情况下检验剩余物质，正确连接顺序为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ，B项错误；装置Ⅱ中左侧品红溶液在实验设计中的作用是检验SO2，右侧的则是检验酸性高锰酸钾溶液是否将SO2完全吸收，二者在实验中的现象不同，作用也不相同，C项正确；若连接顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，Ⅱ装置检验并除去SO2，CO2可以在Ⅳ装置中检验，但产物中的水蒸气无法检验，D项错误。

8．(2021·山东济南4月阶段性检测，4)NiS因为具有热胀冷缩的特性，在精密测量仪器中可掺杂NiS以抵消仪器的热胀冷缩。NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S。实验室将H2S通入稀硫酸酸化的NiSO4溶液中，过滤，制得NiS沉淀，装置如图所示：

下列对实验的叙述错误的是(　B　)

A．装置A中的浓盐酸可以用稀硫酸代替

B．装置B中盛放饱和食盐水以除去HCl

C．装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水

D．装置D连接抽气泵可将装置C中的浑浊液吸入装置D中进行过滤

[解析]　稀硫酸也能与硫化亚铁反应制备硫化氢，则装置A中的浓盐酸可以用稀硫酸代替，故A正确；装置B中应盛有饱和硫氢化钠溶液除去氯化氢气体，故B错误；装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水，除去水中溶解的氧气，防止硫化镍被氧化生成Ni(OH)S，故C正确；装置D连接抽气泵，通过抽气形成负压，将装置C中的浑浊液吸入装置D中进行过滤，故D正确。

9．(2022·山东威海一模)已知柠檬酸易溶于水和乙醇，有酸性和还原性。用图示装置(夹持和加热仪器已省略)制备补血剂甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe](易溶于水，难溶于乙醇)。下列说法错误的是(　D　)

A．装置甲中所盛放的药品可以是石灰石和稀盐酸

B．加入柠檬酸溶液可调节溶液的pH，并防止Fe2＋被氧化

C．丙中反应方程式为FeCO3＋2H2NCH2COOH―→(H2NCH2COO)2Fe＋CO2↑＋H2O

D．洗涤得到的甘氨酸亚铁所用的最佳试剂是柠檬酸溶液

[解析]　甘氨酸亚铁中亚铁离子容易被氧气氧化，所以需要整个装置处于无氧环境，则甲装置的作用是产生某种气体将装置中的氧气排尽，乙装置为除杂装置，碳酸氢钠可以吸收酸性比碳酸强的酸性气体如HCl，可知该实验中利用CO2将装置中的空气排尽；之后利用甘氨酸和碳酸亚铁反应制备甘氨酸亚铁，柠檬酸溶液具有还原性和酸性，可以抑制亚铁离子被氧化，同时促进碳酸亚铁的溶解。甲中可以利用石灰水和稀盐酸反应生成二氧化碳排尽装置中的空气，A正确；柠檬酸溶液有酸性和还原性，可以调节pH并防止亚铁离子被氧化，B正确；根据元素守恒以及要制备的目标产物可知丙中发生复分解反应，方程式为FeCO3＋2H2NCH2COOH―→(H2NCH2COO)2Fe＋CO2↑＋H2O，C正确；由于甘氨酸亚铁易溶于水，难溶于乙醇，用乙醇洗涤产品可以减少产品的溶解，提高产率和纯度，D错误。

10．(2022·山东淄博一模)依据反应2NaIO3＋5SO2＋4H2O===I2＋3H2SO4＋2NaHSO4。利用下列装置分四步从含NaIO3的废液中制取单质碘的CCl4溶液，并回收NaHSO4。下列装置中不需要的是(　D　)

[解析]　铜和浓硫酸加热生成硫酸铜、二氧化硫、水，所以可用A装置制取SO2，A正确；SO2气体把IO还原为I2，可利用此反应吸收尾气，且倒扣的漏斗可防止倒吸，B正确；I2易溶于CCl4，用CCl4萃取碘水中的I2，然后用分液法将碘的四氯化碳溶液与水层分离，C正确；用蒸发结晶的方法从水溶液中提取NaHSO4，应该将溶液置于蒸发皿中加热，而不能用坩埚，D错误。

11．某透明的X溶液中可能含有下列离子中的几种，100 mL溶液中的每种阴离子的物质的量均为0.2 mol，每种阳离子的物质的量均为0.1 mol。取100 mL该溶液进行如下连续实验，操作①反应中消耗NO为0.1 mol。

根据以上信息，回答下列问题：

(1)沉淀C、G的化学式分别为__BaSO4__、__Fe(OH)3__；

(2)X溶液中肯定含有的离子是__I－、Fe2＋、NH、Al3＋、SO__；

(3)写出操作①中产生气体A的离子方程式：__6I－＋2NO＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O,3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O__；

(4)写出操作②发生的离子方程式：__AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。

[解析]　取100 mL该溶液进行如下连续实验，操作①反应中消耗NO为0.1 mol，说明含有还原性离子，流程分析溶液B中加入四氯化碳下层呈紫红色证明一定含有I－，一定不含MnO、ClO－、Fe3＋，Ag＋，上层清液中加入过量的氢氧化钠溶液，生成气体F为NH3，说明原溶液中含NH，溶液H中通入过量二氧化碳生成沉淀I说明原溶液中含有Al3＋，在过量氢氧化钠溶液中生成的偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀I和碳酸氢钠溶液J，生成沉淀G只有氢氧化铁沉淀，证明原溶液中含有Fe2＋，判断一定不含有SiO、CO，X溶液中加入过量硝酸钡和盐酸反应生成沉淀C，判断C为BaSO4，综上所述原溶液中一定含有I－、Fe2＋、NH、Al3＋、SO；(1)上述分析可知，C为BaSO4，G为Fe(OH)3；(2)X溶液中肯定含有的离子是I－、Fe2＋、NH、Al3＋、SO；(3)操作①中产生气体A为NO，是稀硝酸和碘离子、亚铁离子发生氧化还原反应生成，反应的离子方程式6I－＋2NO＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O,3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；(4)操作②发生偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。

12．(2021·山东省实验中学一模，18)草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)是一种黄色难溶于水的固体，受热易分解，是生产电池、涂料以及感光材料的原材料。为探究草酸亚铁晶体的热分解的产物，设计装置图如下。

回答下列问题：

(1)装置a的名称是__球形干燥管__；检验产物是否有水时存在一定的缺陷，改进方法为__在B与C之间加一个盛有CaCl2的干燥管(或盛有浓硫酸的洗气瓶)__。

(2)为了保证实验结果的准确性，同时防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是__先通入一段时间的氮气__。实验时夹紧K1，点燃A处与F处的酒精灯进行实验，当观察到__F中黑色固体变红，产生的气体使G中澄清石灰水变浑浊__(填现象)时，证明气体产物中含有CO。结束时，应首先熄灭__F__(填“A”或“F”)处的酒精灯。

(3)工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的流程如下图：

①准确量取25.00 mL样品溶液的玻璃仪器是__酸式滴定管(或移液管)__；第二次滴定达到终点的现象是__当最后一滴KMnO4溶液加入后，溶液变为浅红色，且半分钟不恢复(或溶液恰好变为浅红色，且半分钟不恢复)__。

②以M为草酸亚铁晶体的相对分子质量，该样品的纯度为__×100%__(用代数式表示)，若配制溶液时Fe2＋被氧化，则测定结果将__偏低__(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

[解析]　(1)装置a的名称为球形干燥管；装置B的作用是检验产物中是否含有水，而装置C中的水蒸气进入装置B中，也会使无水硫酸铜变蓝，干扰产物中水的检验，因此改进措施为在B和C之间添加一个盛有无水CaCl2的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶；(2)反应前装置中含有空气，空气中的CO2对产物CO2的测量产生干扰，分解产物中可能有CO，CO是可燃性物质，为提高实验结果的准确性和防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是先通入一段时间的氮气；F处发生的反应CO＋CuOCO2＋Cu，CO2能使澄清石灰水变浑浊，因此证明产物中含有CO的现象是F中黑色固体变红，产生的气体使G中澄清石灰水变浑浊；实验结束时，应首先熄灭F处的酒精灯；(3)①量取25.00 mL溶液，精确度为0.01 mL，应选用酸式滴定管或移液管；第一次滴定时酸性高锰酸钾溶液将Fe2＋、C2O氧化成Fe3＋、CO2，反应后溶液中加入适量锌粉，锌粉将Fe3＋还原成Fe2＋，第二次滴定时，酸性高锰酸钾溶液将Fe2＋氧化成Fe3＋，因此第二次滴定的现象是当最后一滴KMnO4溶液加入后，溶液变为浅红色，且半分钟不恢复；②根据①的分析，(V1－V2)mL是滴定C2O时消耗的高锰酸钾溶液体积，根据得失电子守恒，25 mL溶液中：n(C2O)×2×1＝(V1－V2)×10－3 L×c mol·L－1×5，解得n(C2O)＝ mol，从而推得样品的纯度为×100%；配制过程中部分Fe2＋被氧化Fe3＋，第一次滴定消耗高锰酸钾溶液的体积减少，而第二次滴定消耗高锰酸钾溶液的体积不变，(V1－V2)偏小，即测定的结果将偏低。