2024届鲁科版高考化学一轮复习第8章第2节物质的检验、分离和提纯作业含答案

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第8章 第2节 物质的检验、分离和提纯
[基础练]
1．(2022·河北霸州一模)下列是我国古代常用的操作方法，选项中的方法没有出现在划线部分中的是(　　)
①凡煮汤，欲微火，令小沸……箅渣取液
②经月而出蒸烤之……终乃得酒可饮
③海陆取卤，日晒火煎，煮海熬波，卤水成盐
A．吸附 B．过滤
C．蒸馏 D．结晶
解析：①箅渣取液，是设法将固体与液体分开，此操作应为过滤；②蒸烤后获得饮用酒，则此操作为蒸馏；③日晒火煎，卤水成盐，则此操作为蒸发结晶；上述操作中，涉及到过滤、蒸馏、结晶，没有涉及到吸附，故选A。
答案：A
2．(2022·湖南郴州一模)中国传统文化对人类文明贡献巨大，古代文献中记载了古代化学研究成果。下列关于文献记载内容的说法错误的是(　　)
A．《客中作》出自唐代诗人李白，其中“兰陵美酒郁金香，玉碗盛来琥珀光”，“香”的原因之一是美酒含有酯类物质
B．《本草纲目》中记载：“此即地霜也，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁，后乃煎炼而成”，涉及重结晶操作
C．《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银，积变又还成丹砂”，描述的是升华和凝华过程
D.《本草经集注》记载“如握盐雪不冰，强烧之，紫青烟起……云是真硝石也”，涉及利用物理方法(焰色试验)鉴别钾盐
解析：酒放置时间长，少量的乙醇被氧化为乙酸，乙酸与乙醇生成乙酸乙酯，乙酸乙酯等酯类物质具有香味，所以产生香味主要是因为美酒含有酯类物质，A正确；KNO3溶解度受温度的影响变化大，冬天温度低时从溶液中结晶析出，将得到的晶体再溶解于水中，升高温度蒸发溶剂，得到高温下KNO3的饱和溶液，再降温，KNO3又从溶液中结晶析出，这种制取KNO3方法就是重结晶法，B正确；根据题意，丹砂(HgS)烧之成水银——即红色的硫化汞(即丹砂)在空气中灼烧有汞生成，发生化学反应，不是升华和凝华过程，C错误；鉴别KNO3和Na2SO4，利用钾元素和钠元素的焰色试验不同，钠元素焰色试验为黄色，钾元素焰色试验隔着钴玻璃为紫色，D正确。
答案：C
3．(2023·河南高三模拟)下列除去物质中混有少量杂质的方法正确的是(　　)
选项
物质
杂质
方法
A
Na2CO3(s)
NaHCO3(s)
将固体混合物加热至恒重
B
Na2O2(s)
NaOH(s)
通入足量的CO2气体
C
CO2(g)
HCl(g)
通过盛有足量的饱和Na2CO3溶液的洗气瓶
D
CH4(g)
C2H4(g)
依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶
解析：将固体混合物加热至恒重后，杂质NaHCO3分解生成Na2CO3，达到除杂目的，故A正确；通入CO2气体后，Na2O2和NaOH都会反应，故B错误；CO2可以和Na2CO3反应，反应方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，故C错误；C2H4(g)与酸性KMnO4溶液反应生成CO2，又引入新杂质，故D错误。
答案：A
4．(2022·山东青岛二中高三模拟)某试液中只可能含有K＋、NH、Fe2＋、Al3＋、Cl－、SO、CO、[Al(OH)4]中的若干种离子，离子浓度均为0.1 mol·L－1，某同学进行了如下实验，

下列说法正确的是(　　)
A．原溶液可能显强碱性
B．滤液X中大量存在的阳离子有NH、Fe2＋和Ba2＋
C．原溶液中存在NH、Fe2＋、Cl－、SO
D．无法确定原试液中是否含有Al3＋、K＋
解析：由实验流程可知，加入过量稀硫酸无明显变化，说明无碳酸根离子、钡离子和[Al(OH)4]－，加入过量硝酸钡溶液有气体生成，说明溶液中有亚铁离子存在且被氧化，沉淀A为硫酸钡，气体为NO；滤液X中加入过量NaOH溶液有气体生成，说明溶液中存在铵根离子，气体为氨气，沉淀B为氢氧化铁沉淀，则溶液中含铵根离子、亚铁离子；滤液通入少量二氧化碳产生沉淀，先与氢氧根离子、钡离子反应，沉淀C为碳酸钡，不能说明存在铝离子；因为存在的离子浓度均为0.1 mol/L，结合电荷守恒可知，试液中一定含有硫酸根离子和氯离子，一定不含有铝离子、钾离子。由上述分析可知，原溶液不可能显强碱性，故A错误；滤液X中不存在阳离子钡离子，故B错误；原溶液中存在铵根离子、亚铁离子、硫酸根离子和氯离子，故C正确；能确定原试液中一定不含有铝离子、钾离子，故D错误。
答案：C
5．(2022·辽宁东北育才学校高三模拟)下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是(　　)
选项
实验操作
实验目的或结论
A
某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
说明该钾盐是K2CO3
B
向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量MgO粉末，搅拌一段时间后过滤
除去MgCl2溶液中少量FeCl3
C
常温下，向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸，有气泡产生
说明常温下
Ksp(BaCO3)＜Ksp(BaSO4)
D
Na[Al(OH)4]溶液与NaHCO3溶液混合，有白色絮状沉淀生成
二者水解相互促进生成氢氧化铝沉淀
解析：某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，该气体是CO2，能够与HCl反应产生CO2气体的钾盐可能是K2CO3，也可能是KHCO3，A错误；FeCl3、MgCl2都是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性，MgO能够与酸性溶液中H＋反应产生Mg2＋，使溶液pH升高，Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀除去，从而达到除去MgCl2溶液中少量FeCl3的目的，B正确；BaSO4难溶于水，但也有一定的溶解度，常温下，向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，发生沉淀转化，形成少量BaCO3沉淀，过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸，有气泡产生，证明沉淀中含有BaCO3，只要满足Q(BaCO3)＞Ksp(BaSO4)，就可以形成BaCO3沉淀，实际上溶度积常数Ksp(BaCO3)＞Ksp(BaSO4)，C错误；NaAlO2溶液与NaHCO3溶液混合，有白色絮状沉淀生成，说明发生反应为：Na[Al(OH)4]＋NaHCO3===Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O，NaHCO3电离产生H＋，起酸的作用，不能证明二者都发生了水解反应，D错误。
答案：B
6．(2022·山西平遥县第二中学校高三阶段练习)氯化亚铜是一种白色结晶或白色粉末、微溶于水，不溶于稀盐酸和乙醇，见光易分解，暴露于潮湿的空气中易被氧化为绿色的Cu2(OH)3Cl。以CuCl2粗品(含Fe2＋杂质)为原料制备CuCl晶体的工艺流程如图1。下列说法错误的是(　　)

已知：在较高浓度的盐酸中，Fe3＋能溶解于有机溶剂甲基异丁基甲酮中。
A．“溶解”时加入的酸为浓盐酸
B．“一系列操作”指抽滤、洗涤、干燥
C．“萃取”时采用如图2所示方法进行振荡
D．“还原”反应的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO＋4H＋
解析：在较高浓度的盐酸中，Fe3＋能溶解于有机溶剂甲基异丁基甲酮中，为了减少实验过程中杂质离子的影响，使用的酸应该为浓盐酸，A正确；CuCl2 (含少量Fe2＋)粗品用盐酸溶解，加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，加入萃取剂除去杂质铁离子，然后用二氧化硫还原铜离子得到氯化亚铜，经过抽滤、洗涤、干燥的等系列操作获得CuCl晶体，B正确；“萃取”时为充分振荡，应该将分液漏斗倒转，两只手一只按住分液漏斗活塞，一只按住分液漏斗上口玻璃旋塞进行振荡，C错误；SO2具有还原性，在酸性条件下将Cu2＋还原为Cu＋，Cu＋与Cl－结合形成CuCl沉淀，反应的离子方程式应该为：2Cu2＋＋SO2＋2H2O＋2Cl－===2CuCl↓＋SO＋4H＋，D正确。
答案：C
7．(2022·济宁高三质检)以含钴废渣(主要成分CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质)为原料制备Co2O3的一种实验流程如下：

下列与流程相关的装置和原理能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制备“酸浸”所需的SO2
B．用装置乙配制“酸浸”所需的1 mol·L－1 H2SO4溶液
C．用装置丙过滤“沉钴”所得悬浊液
D．用装置丁灼烧CoCO3固体制Co2O3
解析：浓硫酸与铜反应需要加热，装置甲中没有酒精灯，无法反应制取SO2，故A错误；胶头滴管使用时应悬于容量瓶上方，不能伸入容量瓶内，会污染试剂，故B错误；用装置丙可以过滤“沉钴”所得悬浊液，且装置中操作正确，故C正确；灼烧CoCO3固体应用坩埚，不能在烧杯中灼烧固体，故D错误。
答案：C
[提升练]
8．(2022·江苏省如皋中学高三阶段练习)亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]是一种黄色颜料。以含铁废水[主要成分为Fe2(SO4)3，含少量NiSO4、CuSO4等]为原料合成亚铁氰化钾的工艺流程如下：

下列说法不正确的是(　　)
A．“调pH”时选用的试剂X可以是铁和镍的氧化物
B．“还原”后可用KSCN溶液检验Fe3＋是否被完全还原
C．“反应”时Fe2＋提供孤电子对给予CN－形成配位键
D．“滤渣Ⅱ”的主要成分是CaCO3
解析：含铁废水中含有Fe2(SO4)3及少量NiSO4，CuSO4等，向其中加入FeO或NiO，反应消耗溶液中的H＋，调整溶液pH，弃去滤液，再向固体中同时加入H2SO4、Fe，H2SO4溶解Fe(OH)3生成Fe3＋，Fe与溶液中Fe2(SO4)3反应产生FeSO4，然后加入NaCN、CaCl2，FeSO4与CaCl2反应后过滤得到滤渣CaSO4，滤液最后得到K4[Fe(CN)6]，说明反应器中还生成Na4[Fe(CN)6]，根据元素守恒知还生成NaCl，向滤液中加入Na2CO3，得到更难溶的CaCO3，在转化过程中加入KCl溶液，过滤、洗涤、干燥得到K4[Fe(CN)6]，说明在转化过程中发生反应，溶解度大的Na4[Fe(CN)6]转化为溶解度较小的K4[Fe(CN)6]。由于以含铁废水[主要成分为Fe2(SO4)3，含少量NiSO4、CuSO4等]为原料，“调pH”时不能引入杂质元素，结合废水成分可知选用的试剂X可以是铁和镍的氧化物，A正确；Fe3＋与KSCN作用使溶液变为红色，“还原”后加入KSCN溶液，若溶液不变红色，说明Fe3＋被完全还原，据此检验Fe3＋的存在，B正确；“反应”时Fe2＋提供空轨道，与CN－形成配位键，C错误；根据上述分析可知“滤渣Ⅱ”的主要成分是CaCO3，D正确。
答案：C
9．(2022·河北霸州模拟)(双选)在探究FeSO4和Cu(NO3)2的混合物中各组分含量的过程中，进行了如下实验，下列说法错误的是(　　)

A．①发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，n＝0.02
B．原混合物中FeSO4和Cu(NO3)2的物质的量之比为5∶1
C．固体中有铁粉和铜粉，m＝3.76
D．反应②中铁粉过量，V＝2 240
解析：从溶液a能消耗Cl2看，加入硫酸时，Fe2＋没有完全被HNO3氧化，则NO全部参加反应，反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，n(NO)＝0.02 mol，则n(NO)＝0.02 mol、n(Fe2＋)＝0.06 mol、n(H＋)＝0.08 mol，从而得出n[Cu(NO3)2]＝0.01 mol、n(FeSO4)＝＝0.1 mol；通入Cl2后发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，此时剩余Fe2＋的物质的量为0.1 mol－0.06 mol＝0.04 mol，n(Cl2)＝0.02 mol；加入9 g铁粉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe3＋共0.1 mol，需要消耗Fe 0.05 mol，Cu2＋为0.01 mol，需消耗Fe 0.01 mol，剩余H＋的物质的量为1.4 mol/L×0.1 L×2－0.08 mol＝0.2 mol，需消耗Fe 0.1 mol，则共需消耗Fe的物质的量为0.05 mol＋0.01 mol＋0.1 mol＝0.16 mol，剩余铁粉的质量的9 g－0.16 mol×56 g/mol＝0.04 g，生成Cu的质量为0.01 mol×64 g/mol＝0.64 g。
由分析可知，①发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，n(Cl2)＝0.02 mol，则n＝0.02，A正确；原混合物中FeSO4和Cu(NO3)2的物质的量分别为0.1 mol、0.01 mol，物质的量之比为0.1∶0.01＝10∶1，B错误；固体中有铁粉0.04 g，铜粉0.64 g，则m＝0.68，C错误；因为最终有铁粉剩余，所以反应②中铁粉过量，n(H＋)余＝0.2 mol，生成H2 0.1 mol，体积为2 240 mL，所以V＝2 240，D正确。
答案：BC
10．(2022·河北玉田一模)(双选)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)
选项
实验操作和现象
结论
A
向某溶液中先滴加盐酸无明显现象，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成
该溶液中一定含有SO
B
取少量某溶液于试管中，滴加少量氯水，振荡；再滴入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色
原溶液一定含有I－
C
将氧化铁加入到足量的HI溶液中，充分溶解后，滴加四氯化碳，振荡静置，下层显紫红色
Fe3＋氧化性强于I2
D
向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X，出现白色沉淀
气体X一定具有强氧化性
解析：先加盐酸排除Ag＋、CO、SO干扰，溶液中一定含有SO，A正确；实验只表明最终溶液中含有I2，但不一定是I－被氯水氧化所生成(可能原溶液中就有I2)，B错误；氧化铁与HI 的离子反应为Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，知氧化性：Fe3＋>I2，C正确；若气体X为NH3，NH3通入溶有SO2的溶液中发生反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3与BaCl2反应生成BaSO3沉淀，也符合题意，故X也可能是碱性气体，D错误。
答案：AC
[综合练]
11．有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO、SO、Cl－、I－、HCO，实验如下：
实验步骤
实验现象
①用玻璃棒蘸取少量该溶液，点在pH试纸中部
试纸变为红色
②取少量该溶液，加入Cu片和浓硫酸，加热
有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色
③取少量该溶液，加入BaCl2溶液
有白色沉淀生成
④取③中反应后的上层清液，加入AgNO3溶液
有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸
⑤取少量该溶液，加入NaOH溶液
有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解
由此判断：(1)溶液中一定存在的离子是____________；溶液中肯定不存在的离子是____________________。
(2)写出实验步骤②中所发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了进一步确定其他离子，应该补充的实验及对应欲检验离子的名称：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：本题要求为无色透明溶液，则Fe2＋不能大量存在。步骤①pH试纸变红，说明溶液显酸性，HCO不能大量存在；步骤②说明有NO，在酸性条件下NO有强氧化性，因此具有还原性的I－不能大量存在；步骤③说明有SO，Ba2＋不能大量存在；步骤④不能说明有Cl－，因为步骤③中引入了Cl－；步骤⑤说明有Mg2＋和Al3＋。
答案：(1)NO、SO、Mg2＋、Al3＋　Fe2＋、HCO、I－、Ba2＋
(2)3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)K＋的检验可以用焰色试验；Cl－的检验：向溶液中加足量的Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，再加稀硝酸，产生白色沉淀且不溶解，可证明有Cl－存在
12．(2022·甘肃武威高三模拟)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表。
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
完成下列填空：
(1)反应Ⅰ后的溶液中存在的主要阳离子有____________。
(2)加入少量NaHCO3的目的是将溶液的pH调节在____________范围内。
(3)在实验室，“过滤”操作中用到的硅酸盐仪器是____________________。
(4)反应Ⅱ加入NaNO2的目的是________________，反应的离子方程式为____________
____________________________________________________________。
(5)该流程中“蒸发”要采用减压蒸发，相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
溶液的pH也不能过大或过小，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO。为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为________(选填序号)。
A.氯水 B．KSCN溶液
C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
解析：(1)铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁，过量的铁把硫酸铁还原为硫酸亚铁，所以反应Ⅰ后的溶液中存在的主要阳离子有Fe2＋、Al3＋。
(2)加入少量NaHCO3的目的是生成氢氧化铝沉淀，除去铝元素，根据阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH表，将溶液的pH调节在4.4≤pH＜7.5范围内。
(3)在实验室，过滤操作中用到的硅酸盐仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。
(4)反应Ⅱ加入NaNO2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为Fe2＋＋2H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋H2O 。
(5)该流程中蒸发要采用减压蒸发，相对于常压蒸发，减压蒸发可防止温度过高，碱式硫酸铁分解或Fe3＋水解程度过大。pH偏小时Fe3＋水解程度低，pH偏大时Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，所以溶液的pH也不能过大或过小。
(6)氯水能氧化Fe2＋，但现象不明显，A错误；KSCN溶液和Fe2＋不反应，不能用KSCN溶液检验Fe2＋，B错误；Fe3＋与NaOH溶液反应干扰Fe2＋与NaOH溶液反应的现象，C错误；Fe2＋具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，用酸性高锰酸钾溶液检验Fe2＋，D正确。
答案：(1)Fe2＋、Al3＋
(2)4.4≤pH