2021版高考化学一轮复习课时提升作业三十一物质的分离与提纯（含解析）苏教版 练习

物质的分离与提纯

1.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

【解析】选A。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。

2.(2018·浙江11月选考真题)下列实验合理的是 (　　)

A.用湿润的pH试纸测定CH3COONa溶液的pH

B.用蒸馏的方法分离乙醇(沸点为78.3 ℃)和苯(沸点为80.1 ℃)的混合物

C.用淀粉-KI试纸鉴别碘水和FeCl3溶液

D.用Na2CO3溶液鉴别CaCl2溶液、NaCl溶液和稀硫酸

【解析】选D。pH试纸在测定相关溶液的pH时不能湿润,A错误;乙醇(沸点为78.3 ℃)和苯(沸点为80.1 ℃)的沸点相差不大,不能用蒸馏的方法分离,B错误;FeCl3溶液能氧化KI生成I2,也能使淀粉-KI试纸变蓝,用淀粉-KI试纸无法鉴别碘水和FeCl3溶液,C错误;Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应有白色沉淀生成,与NaCl溶液不反应,和稀硫酸反应有气泡产生,D正确。

3.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B。A项,除去KCl中的MnO2应采用过滤的方法;B项,碘易升华,加热可分离;C项,利用重结晶方法分离KNO3和NaCl是利用KNO3的溶解度受温度的影响大于NaCl;D项,食用油和汽油互溶,但沸点不同应用蒸馏的方法分离。

4.(2020·温州模拟)下列除杂操作正确的是 (　　)

【解析】选D。溴苯和苯互溶,无法分液,故无法除杂,A不正确;二氧化碳也可能和碳酸钠溶液反应, B不正确;乙烯可能会被酸性高锰酸钾溶液氧化为二氧化碳而引入新的杂质,C不正确; 生石灰可以吸收水生成熟石灰,蒸馏后可以提纯乙醇, D正确。

5.(2016·海南高考)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______________。 

【解析】(1)根据流程图分析第一次浸出主要发生ZnO、ZnS与硫酸反应,因生成H2S有毒气体,应有尾气吸收装置,用D装置;滤渣1的主要成分是SiO2、CuS,第二次浸出主要是CuS在酸性条件下被H2O2氧化为硫酸铜,没有气体产生,用A装置。

(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H2O2与固体颗粒接触分解。滤渣2的主要成分是SiO2(和S)。

(3)蒸发皿用来蒸发浓缩溶液。

(4)15.0 g废催化剂中含n(Cu)=n(CuS)==0.02 mol,得到1.5 g CuSO4·5H2O中含n(Cu)=n(CuSO4·5H2O)==0.006 mol,则铜的回收率为×100%=30%。

答案:(1)D　A

(2)H2O2与固体颗粒接触分解　SiO2(和S)

(3)蒸发皿

(4)30%

6.Na2SO4中常含有少量Ca2+、Mg2+等杂质离子,实验室提纯Na2SO4的流程如下: 

(1)试剂a、b分别是________、________。(填化学式) 

(2)操作①的名称是________,该操作使用的玻璃仪器有__________________。 

(3)操作②的名称是__________________。 

(4)洗涤晶体时常用冷水,其目的是__________________。 

【解析】(1)除去Na2SO4中含有的Ca2+、Mg2+,应分别选用Na2CO3、NaOH两种试剂;

(2)操作①是过滤,使用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯;(3)溶液Ⅲ为Na2SO4溶液,故操作②为蒸发结晶,从而得到Na2SO4·10H2O;(4)洗涤晶体时用冷水是为了降低Na2SO4·10H2O晶体的溶解度,减少溶解量。

答案:(1)Na2CO3　NaOH(顺序可互换)

(2)过滤　漏斗、玻璃棒、烧杯

(3)蒸发结晶

(4)减少(或防止)Na2SO4·10H2O的溶解

1.我们学习化学很重要的一个方面就是解决生活中的实际问题,下列家庭小实验不合理的是              (　　)

A.用灼烧并闻气味的方法检验真丝衣料

B.用淀粉和水检验食盐中的碘元素

C.用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污

D.用食醋除去热水壶中的水垢

【解析】选B。食盐中的碘元素以KIO3的形式存在,只有还原为I2,淀粉才能变蓝,只用淀粉和水不能检验食盐中的碘元素。

2.从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是 (　　)

【解析】选C。A.将海带灼烧成灰要在坩埚中进行,错误;B.过滤得含I-溶液应该用玻璃棒引流,错误;C.由于CCl4的密度比水大,所以萃取后碘的CCl4溶液应该在下层,正确;D.碘与CCl4是互溶的物质,二者沸点不同,因此分离碘和CCl4应该使用蒸馏的方法,温度计的水银球在支管口附近,错误。

3.(2018·宁波模拟)从海带中提取碘,可经过以下实验步骤完成。下列有关说法正确的是              (　　)

A.灼烧过程中使用的玻璃仪器有酒精灯、坩埚、玻璃棒

B.氧化过程中发生反应的离子方程式为2I-+H2O2I2+2OH-

C.检验碘单质时,可选用淀粉碘化钾试纸,若试纸变蓝说明海带中含有碘单质

D.分液时,先打开活塞放出下层液体,再关闭活塞倒出上层液体

【解析】选D。灼烧实验使用的仪器有:石棉网,酒精灯,坩埚,玻璃棒,用到的玻璃仪器为酒精灯、玻璃棒,A错误;氧化过程中发生反应的离子方程式为:2H++2I-+H2O2I2+2H2O,B错误;碘单质遇到淀粉变蓝,用淀粉检验碘存在,通常用淀粉碘化钾试纸检验氧化性强于碘的气体,C错误;分液时,先打开活塞放出下层液体,再关闭活塞倒出上层液体,防止液体重新混合而污染,D正确。

4.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:

回答下列问题: 

(1)步骤①中得到的氧化产物是________,溶解温度应控制在60～70 ℃,原因是__________________ __。 

(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式 __________________。 

(3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是________(写名称)。 

(4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是 __________________。 

(5)步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有________(填字母)。 

A.分馏塔　　　　　 B.离心机

C.反应釜     D.框式压滤机

(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为________。 

【解析】(1)反应中铜被氧化为二价铜离子,所以氧化产物为铜离子。温度太低反应太慢,温度太高铵盐会分解,所以反应控制在60～70 ℃。

(2)反应③中二价铜离子氧化亚硫酸根,生成硫酸根和氯化亚铜:2Cu2++S+

2Cl-+H2O2CuCl↓+S+2H+。

(3)因为产物为硫酸铵,为了不增加杂质,用硫酸酸洗最好。

(4)CuCl难溶于醇,在潮湿空气中易水解氧化,所以醇洗可以除去其表面水分,防止其水解氧化。

(5)分馏塔是用于分离互溶液体的设备,离心机可利用离心力使液体中的固体沉降,达到固液分离的目的,反应釜为发生反应的设备,框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出,达到固液分离的目的。

(6)根据题意,CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应,K2Cr2O7被还原为Cr3+,则b mL

a mol·L-1 K2Cr2O7溶液发生反应时,转移电子的物质的量是ab×10-3×2×3 mol

=6ab×10-3 mol,Cu+会被氧化为Cu2+,根据得失电子守恒,CuCl的物质的量是6ab×10-3 mol,则样品中CuCl的质量分数=(6ab×10-3 mol×99.5 g·mol-1)/m g×100%=×100%。

答案:(1)CuSO4(或Cu2+)　温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解

(2)2Cu2++S+2Cl-+H2O2CuCl↓+S+2H+　(3)硫酸　(4)醇洗有利于加快去除CuCl表面水分,防止其水解氧化

(5)BD　(6)×100%

5.某同学现要从测定油脂碘值实验的含碘废液(除H2O外,含有油脂、I2、I-)中回收碘,设计了如下实验过程:             

(1)A溶液是某还原剂,向含碘废液中加入稍过量A溶液的目的是__________。 

(2)操作①用到的主要玻璃仪器为__________。 

(3)操作②的方法是__________。 

(4)氧化时,在三颈瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入适量Cl2,在30～40 ℃反应(实验装置如图所示)。实验控制在30～40 ℃下进行的原因是

__________________________________________________________________。 

通入氯气不能过量的原因是 __________________。 

锥形瓶里盛放的溶液为__________________________。 

【解析】往含碘废液中加入还原性的物质,将废液中的I2还原为I-,油脂不溶于水,用分液的方法分离得到油脂和溶液,然后在溶液中加强氧化剂氯气氧化碘离子,萃取、分液、蒸馏得到碘单质,达到分离提纯的目的。

(1)向含碘废液中加入稍过量A溶液的目的是将废液中的碘单质还原为碘离子进入水层。

(2)操作①是分液,依据分液操作选择仪器为分液漏斗、烧杯。

(3)操作②是水溶液中得到碘单质的提取方法,溶液中加入萃取剂,萃取碘单质,通过分液漏斗分液得到有机萃取层,通过蒸馏得到碘单质。

(4)碘易升华,且氯气的溶解度随着温度的升高而减小,温度越高,氯气的溶解度越小,反应越不充分,所以应该在30～40 ℃条件下进行反应,过量的氯气会将碘单质氧化为I,反应为5Cl2+I2+6H2O10Cl-+2I+12H+,氯气、碘蒸气都有毒,不能直接排入空气中,且都能和氢氧化钠溶液反应生成无毒物质,所以用NaOH溶液吸收氯气。

答案:(1)将废液中的碘单质还原为碘离子进入水层

(2)分液漏斗、烧杯　(3)萃取、分液、蒸馏

(4)温度太低反应太慢,温度过高氯气溶解度会变小　过量的氯气会将碘单质氧化为I　NaOH溶液