2021届高考化学一轮复习过关训练：物质的分离、提纯和检验【解析版】

物质的分离、提纯和检验1.某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种：阴离子C、Si、Al、Cl-阳离子Al3+、Fe3+、Mg2+、N、Na+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·H2O2.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 mol3．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①Na2CO3溶液④实验操作②③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　B4.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。5.下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是 (　)选项目的分离方法原理A分离溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度较大B分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同C除去KNO3固体中混有的NaCl重结晶NaCl在水中的溶解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大【解析】选D。乙醇与水互溶，不能用乙醇萃取，A错误；乙酸乙酯和乙醇互溶，不能用分液的方法分离，B错误；KNO3在水中的溶解度受温度影响大，C错误；分离两种沸点差别较大的互溶液体，一般采用蒸馏的方法，D正确。6.下列各组混合物的分离和提纯方法正确的是(　　)A．用萃取法分离汽油和水的混合液B．用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3C．直接蒸馏酒精溶液得到无水乙醇D．除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，加入足量的铁屑，充分反应后，过滤解析：选B　汽油和水互不相溶，应使用分液的方法进行分离，A项错误；NaCl的溶解度随温度变化较小，而KNO3的溶解度随温度变化较大，故可用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3，B项正确；酒精和水都容易挥发，直接蒸馏酒精溶液得不到无水乙醇，应在酒精中加入CaO再蒸馏，C项错误；除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，应通入足量的Cl2，D项错误。7.下列分离方法正确的是 (　　)A.回收水溶液中的I2：加入乙酸，分液，蒸发B.回收含有KCl的MnO2：加水溶解，过滤，干燥C.除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管D.除去乙醇中的水：加入无水氯化钙，蒸馏【解析】选B。I2在乙酸中的溶解度不大，A错误；MnO2不溶于水，KCl加水溶解，过滤，干燥即可，B正确；氨气与水、P2O5反应，C错误；除去乙醇中的水，加入无水氧化钙，蒸馏，D错误。8.从海水晒盐的母液中提取金属镁的一种工艺流程如图： 下列说法不正确的是 (　　)A.步骤①沉镁可加入石灰乳，说明Mg(OH)2的溶解度更小B.步骤③脱水时，在空气中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2C.步骤④电解熔融MgCl2时，阴极有金属Mg析出D.设计步骤①、②、③的主要目的是富集镁元素【解析】选B。加入石灰乳生成氢氧化镁，反应生成溶解度更小的物质，故A正确；步骤③脱水时，抑制水解，在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2，故B错误；电解熔融氯化镁，阴极上生成Mg，故C正确；海水中镁离子浓度较小，步骤①、②、③的主要目的是富集MgCl2，故D正确。9.下列有关离子的检验方法、现象和结论都正确的是 (　　)选项检验方法现象结论A向某溶液中滴加酸性KMnO4溶液溶液紫色变浅原溶液中一定含有 Fe2+B向某溶液中加入烧碱溶液，共热，用镊子夹一块湿润的红色石蕊试纸放在试管口正上方试纸由红色变为蓝色原溶液中一定含有 NC向溴水中滴加某溶液混合溶液由橙色变为无色原溶液中一定含有SD向某溶液中通入足量CO2产生白色沉淀原溶液中一定含有Al【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。10．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。11.(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H2OB.用澄清石灰水检验CO2，用溴水检验并吸收SO2C.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。12．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AHCl(Cl2)湿润的淀粉­KI试纸饱和食盐水洗气BC2H5OH(H2O)无水硫酸铜粉末生石灰蒸馏CCO2(SO2)品红溶液饱和碳酸钠溶液洗气DNH4Cl(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。 13.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CB.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SD.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。14．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中无机相应从分液漏斗下端放出，有机相从上口倒出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AC　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正确；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。15．科学家通过探寻矿物X推测外星球上是否曾经存在水。某兴趣小组为分析矿物X中的常见离子，将其溶于稀硝酸，并将所得溶液进行实验，下列依据实验现象得出的结论正确的是(　　)A．用铂丝蘸取少量溶液进行焰色反应，火焰呈紫色，说明矿物X中含K＋B．取少量溶液向其中滴加NaOH溶液，加热，用湿润红色石蕊试纸检验生成的气体，试纸变蓝，说明矿物X中含NHC．取少量溶液向其中滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，说明矿物X中含Fe3＋D．取少量溶液向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明矿物X中含SO解析：选AB　用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈紫色，说明该溶液一定存在K＋，故A正确；向某未知溶液中滴加NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，说明矿物X中含NH，故B正确；Fe3＋能和KSCN溶液混合产生血红色溶液，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，说明该溶液中一定含有Fe3＋，但是矿物溶于稀硝酸出现铁离子，原来的矿物中不一定含有铁离子，可能含亚铁离子，故C错误；取少量溶液向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀产生，该沉淀可以是硫酸钡或是氯化银，说明矿物X中含SO或Ag＋，故D错误。