从巩固到提高高考化学二轮微专题45 化学实验中的物质分离与提纯

试卷更新日期：2023-02-11 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 化学是以实验为基础的科学。下列实验设计正确的是（）

选项	实验目的	实验设计
A	除去乙酸乙酯中的乙酸	加入NaOH溶液，振荡后分液
B	验证非金属性：O＞S	向 $H_{2} S$ 溶液中通入 $O_{2}$ ，观察溶液变浑浊
C	由 $F e C l_{3}$ 溶液制备无水 $F e C l_{3}$	将 $F e C l_{3}$ 溶液加热蒸干
D	配制100mL一定物质的量浓度的NaOH溶液	准确称取NaOH固体，放入100mL的容量瓶中，加水溶解，振荡摇匀，定容

A、A B、B C、C D、D

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2. 下列为除去括号内的杂质而选用的除杂试剂对应正确的是（）
选项
主要物质(杂质)
除杂试剂
A
FeCl₂溶液(FeCl₃)
H₂O₂
B
CO₂(CO)
饱和NaHCO₃溶液
C
Fe₂O₃(Al₂O₃)
NaOH溶液
D
Na₂CO₃固体(NaHCO₃)
HCl溶液

A、A B、B C、C D、D

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3. 由含硒废料(主要含S、Se 、Fe₂O₃、CuO 、ZnO 、SiO₂等)制取硒的流程如图：
下列有关说法正确的是（）

A、“分离”时得到含硫煤油的方法是蒸馏 B、“酸溶”时能除去废料中的全部氧化物杂质 C、“酸化”的离子反应为： $S e S O_{3}^{2 -}$ +2H⁺=Se↓+SO₂↑+H₂O D、若向“酸溶”所得的滤液中加入少量铜，铜不会溶解

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4. 下列说法错误的是（）

A、当沉淀的结晶颗粒较大且静置易沉降时，常可采用倾析法进行分离或洗涤 B、为检验浓硫酸作用下，乙醇发生消去反应所得的有机产物，需先将产生的气体通过足量NaOH溶液，再通过溴水 C、在制备阿司匹林时，常将粗产品用少量酒精洗涤1~2次 D、用淀粉检验是否存在碘单质时，需控制温度，温度偏高会导致蓝色褪去

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5. “汲水而上，于釜中煎炼，顷刻结盐，色成至白”(《天工开物》生产井盐)。上述古代研究成果中涉及的物质分离操作是（）

A、蒸馏 B、萃取分液 C、蒸发结晶 D、趁热过滤

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6. 下列说法错误的是（）

A、用剩的药品能否放回原瓶，应视具体情况而定 B、在油脂制肥皂实验中，反应完全后加入热的饱和食盐水并搅拌，取上层物质加入新制 $C u {(O H)}_{2}$ 悬浊液，可观察到溶液呈绛蓝色 C、制备摩尔盐时，应小火加热，蒸发浓缩至表面出现晶膜，自然冷却，得到产品 D、用稀 $K M n O_{4}$ 酸性溶液检验火柴头燃烧时产生的二氧化硫

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7. 下列物质除杂的过程中，不能实现目的的是（）

A
B
C
D
物质(杂质)
$C O_{2}$ ( $H_{2} S$ )
碳粉( $M n O_{2}$ )
乙酸(乙醇)
硝基苯( $N O_{2}$ )
除杂试剂
$C u S O_{4}$ 溶液
浓盐酸
新制CaO
NaOH溶液
除杂方法
洗气
加热后过滤
蒸馏
分液

A、A B、B C、C D、D

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8. 实验室从海带中提取碘的过程如下：
下列说法正确的是（）

A、步骤①④分别是灼烧、分液 B、海带中含有的硫酸盐在步骤②中实现与碘的分离 C、向反应液中通入过量 $C l_{2}$ 实现步骤③ D、步骤⑤酸化时发生反应： $5 I^{-} + I {O_{3}}^{-} + 6 H^{+} \to 3 I_{2} + 3 H_{2} O$

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9. 下列说法错误的是（）

A、纸层析法可用来分离物理性质和化学性质相似的物质 B、久置的NaOH标准溶液，用来滴定时要重新标定浓度 C、滴定管内粘有油污，可用 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ 溶液浸洗，洗用后的 $K_{2} C r_{2} O_{7}$ 放回原瓶 D、烫伤先用冷水洗，若皮肤已破可用 $1 % K M n O_{4}$ 溶液消毒

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10. 为提纯下列物质(括号内为杂质)，所选用的试剂和除杂方法都正确的是（）
选项
被提纯物质
除杂试剂
操作
A
乙烯(甲烷)
溴水
洗气
B
溴苯(溴)
CCl₄
萃取
C
乙醇(乙酸)
金属钠
蒸馏
D
淀粉溶液(葡萄糖)
——
渗析

A、A B、B C、C D、D

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11. 下列除去杂质的方法中，所用试剂不能达到目的的是（）

物质(杂质)
除杂试剂
A
FeCl₂溶液(FeCl₃)
Fe粉
B
Cl₂(HCl)
饱和的食盐水
C
NaCl溶液(CaCl₂)
Na₂CO₃溶液、HCl溶液
D
CH₂=CH₂ (SO₂)
酸性高锰酸钾溶液

A、A B、B C、C D、D

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二、综合题

12. 金属钛(Ti)因硬度大、熔点高、密度小、抗腐蚀性强而被广泛用作高新科技材料，披誉为“太空金属”。工业上用某金属氧化物的混合物(主要成分有TiO₂、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、CuO)来制备钛、铁红等的工艺流程如下：
回答下列问题：

(1)、为加快"水溶”速率，可采取的措施为(写出一种即可)。

(2)、“滤液E”中除含有过量的硫酸和硫酸铝外，还含有。

(3)、已知二氧化钛能与熔融的氢氧化钠反应生产Na₂TiO₃ ，在酸性条件下TiO $_{3}^{2 -}$ 主要以TiO²⁺的形式存在，TiO²⁺水解生成H₂TiO₂(沉淀)的离子方程式为。“滤液A”到“滤液E"需加热的原因是。

(4)、为了便于分离铁和铜，通常要将Fe²⁺氧化成Fe³⁺ ，使用的氧化剂合理的是，调节pH的目的是。

(5)、用“滤液D”制胆矾的步骤为蒸发浓缩、、过滤、冰水洗涤、自然风干。

(6)、取500 mL “滤液E” ，经过一系列变化后，电解得到5.4 g Al，不考虑变化过程中铝的损耗，则“滤液E"中Al₂(SO₄)₃的物质的量浓度为mol·L^-1。

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13. 我国稀土资源丰富，其中二氧化铈(CeO₂) 是一种重要的稀土氧化物，具有吸收强紫外光线的能力，可以用于光催化降解有机污染物，利用氟碳铈矿(主要成分为CeCO₃F)制备CeO₂的工艺流程如下：

(1)、CeCO₃F其中Ce元素的化合价为。

(2)、“焙烧”过程中可以加快反应速率，提高焙烧效率的方法有 ( 写出一种即可)。

(3)、操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、、。

(4)、上述流程中盐酸可用硫酸和H₂O₂替换，避免产生污染性气体Cl₂ ，由此可知氧化性： CeO₂ H₂O₂ (填“＞”或“＜”)。

(5)、写出“沉铈”过程中的离子反应方程式。
若“沉铈”中，Ce³⁺恰好沉淀完全[c(Ce³⁺)为1.0×10^-5mol·L^-1 ，此时溶液的pH为5，则溶液中c( $H C O_{3}^{-}$ )= mol·L^-1(保留2位有效数字)。
已知常温下：
$H_{2} C O_{3}$
$C e_{2} {(C O_{3})}_{3}$
$K_{a_{1}} = 4.3 \times 1 0^{- 7}$
$K_{a_{2}} = 5.6 \times 1 0^{- 11}$
${K_{s p}}^{} = 1.0 \times 1 0^{- 28}$

(6)、Ce⁴⁺溶液可以吸收大气中的污染物NO_x ，减少空气污染，其转化过程如图所示(以NO₂为例)。
①该反应中的催化剂为(写离子符号)；
②该转化过程中还原剂与氧化剂物质的量之比为。

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14. 钾离子电池以其优异的性能成为替代锂离子电池的一种选择，该电池的负极是由钾嵌入石墨中构成，正极主要含 $K_{2} N i F e O_{4}$ 、铝箔、醚类有机物等。从某废旧钾离子电池中回收部分材料的流程如下：

已知：I.放电时负极的电极反应式为 $K_{x} C_{6} - x e^{-} = C_{6} + x K^{+}$ ；

II．常温下， $K_{s p} [F e {(O H)}_{3}] = 4 \times 1 0^{- 38}$ ，当溶液中某离子浓度低于 $1 \times 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ 时，认为该离子已沉淀完全。

回答下列问题：

(1)、废旧电池放电处理的原因为。

(2)、“碱浸”时发生的化学反应方程式为。

(3)、已知 $K_{2} N i F e O_{4}$ 中的铁为+3价，则“酸溶”时主要反应的离子方程式为；该工序中温度需控制在40℃的原因为。

(4)、若最终调节pH=3，则所得母液中的 $F e^{3 +}$ (填“已”或“未”)沉淀完全。

(5)、实验室中从“反萃取”所得混合液中分离出 $N i S O_{4}$ 溶液的操作名称为。

(6)、废旧钾离子电池放电处理并拆解后，从负极得到石墨，其结构如图。石墨两层之间最近碳原子间距远大于层内最近碳原子间距的原因为；设阿伏加德罗常数的值为 $N_{A}$ ，则石墨晶体密度为 $g \cdot c m^{- 3}$ (列式即可)。

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15. LiFePO₄可作为新型锂离子电池的正极材料。以精钛铁矿(主要成分为FeTiO₃、Fe₂O₃及少量CuO、SiO₂杂质)为主要原料生产TiOSO₄ ，同时得到的绿矾(FeSO₄·7H₂O)与磷酸和LiOH反应可制备LiFePO₄ ，制备流程如图所示：
请回答下列问题：

(1)、反应之前先将矿石粉碎的目的是。

(2)、酸溶时钛酸亚铁(FeTiO₃)与硫酸反应的化学方程式为。

(3)、①还原步骤中，加过量铁屑，其目的是。
②滤渣成分的化学式是

(4)、滤渣中的铜提纯后可用于制取Cu₂O，工业制取Cu₂O的电解池示意图如图，总反应为：2Cu+H₂O $\begin{array}{l} \underline{\underline{电解}} \end{array}$ Cu₂O+H₂↑。则：
①该装置中铜电极应连接直流电源的极。
②石墨电极的电极反应式为。
③当有0.1molCu₂O生成时电路中转移mol电子。

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16. 工业上以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr₂O₃ ，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)，其主要工艺流程如下：
查阅相关资料得知：
i.常温下，NaBiO₃不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr³⁺转化为CrO₄²^- ，自身被还原为Bi(OH)₃固体。
ii.
物质
Fe(OH)₃
Al(OH)₃
Cr(OH)₃
Fe(OH)₂
Bi(OH)₃
开始沉淀的pH
2.7
3.4
4.6
7.5
0.7
完全沉淀的pH
3.7
4.4
5.9
9.7
4.5
回答下列问题：

(1)、将铬铁矿矿石粉碎的目的是。

(2)、操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和（填仪器名称）。

(3)、写出④反应的化学方程式。

(4)、⑤中酸化是使CrO₄²^-转化为Cr₂O₇²^-。写出该反应的离子方程式。

(5)、将溶液H经下列操作：蒸发浓缩，，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。

(6)、取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为，固体D中含Fe化合物的物质的量为。

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17. 利用铝锂钴废料(主要成分为Co₃O₄ ，还含有少量铝箔、LiCoO₂等杂质，Co₃O₄具有较强氧化性)制备CoO的工艺流程如图所示。
已知：I.不同浸出剂“酸溶”结果
浸出剂
浸出液化学成分/(g·L^-1)
钴浸出率/%
Co
Al
HCl
80.84
5.68
98.4
H₂SO₄+Na₂S₂O₃
84.91
5.96
98.0
II.Al³⁺在pH为5.2时沉淀完全。
III.LiF的K_sp为1.8×10^-3。
回答下列问题：

(1)、“碱溶”时为提高浸出率可采取的措施是(写出一种即可)，并写出主要的离子方程式：。

(2)、“酸溶”时最佳的浸出剂应该选择，并说明理由：。

(3)、“净化”时，加NaF目的是将Li⁺转化为沉淀，当滤液③中c(F^-)=4.0×10^-3mol·L^-1时计算“净化”后残余c(Li⁺)=mol·L^-1。

(4)、写出滤渣②“酸溶”后与草酸铵反应的离子方程式。

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18. 由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、Al₂O₃和SiO₂)得到绿矾(FeSO₄·7H₂O)，然后制取透明氧化铁颜料的流程如下：
已知：Ⅰ.透明氧化铁又称纳米氧化铁，粒子直径很微小(10 ~ 90 nm) ，包括氧化铁黄( FeOOH)和氧化铁红( Fe₂O₃) ，难溶于水，在碱性条件下非常稳定；
Ⅱ.Fe³⁺能将FeS₂中的硫元素氧化为+6价。
回答下列问题：

(1)、FeS₂的电子式是。

(2)、“滤渣”中的主要成分是( 填名称)。

(3)、流程中“ ” 环节的目的是。

(4)、“还原”过程中涉及的离子方程式为。

(5)、“沉淀”采用分批加入KOH溶液，并不断搅拌，这样操作不但可以得到均匀、色泽纯正的氢氧化铁，而且还可以。

(6)、可用分光光度法测定制得的透明氧化铁中氧化铁黄和氧化铁红的含量。已知Fe(SCN)₃的吸光度A(对特定波长光的吸收程度)与Fe³⁺标准溶液浓度的关系如图所示。
称取3.47 g透明氧化铁，用稀硫酸溶解并定容至1 L，准确移取该溶液10.00 mL，加入足量KSCN溶液，再用蒸馏水定容至100 mL。测得溶液吸光度A =0. 8，则透明氧化铁中氧化铁黄的质量分数为；若吸光度 A减小，则氧化铁黄的含量将(填“增大”或“减小”)。

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三、实验探究题

19. 某种常见补铁药物的主要成分为琥珀酸亚铁。该药品不溶于水但能溶于常见稀酸。某学习小组同学分别设计实验检验药片中Fe²⁺的存在并测定Fe²⁺的含量(假设杂质不参与反应)。回答下列问题：

(1)、甲同学为了检验药品中的Fe²⁺ ，将药物碾碎、水溶后过滤。取少量所得滤液于两支试管中，分别加入K₃[Fe(CN)₆]溶液和KSCN溶液，观察并记录实验现象。
①甲同学过滤时的下列操作规范的是(填编号)。
a.用玻璃棒引流
b.漏斗口未紧靠烧杯内壁
c.将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁
d.滤纸边缘高于漏斗边缘
e.用玻璃棒在漏斗中搅动以加快过滤速度
②滤液加入K₃[Fe(CN)₆]溶液或KSCN溶液均未出现明显现象，其主要原因为。

(2)、乙同学设计如下实验测定药片中Fe²⁺的含量。
步骤一：取本品10片，碾碎后加入一定浓度试剂a，在适当的条件下配成100mL溶液。
步骤二：准确量取20.00mL步骤一所得溶液放入烧杯中。
步骤三：向烧杯中加入过量H₂O₂溶液，后加入过量NaOH溶液生成沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥后灼烧至固体质量恒定，得0. 64g固体。
①步骤一中加入的试剂a为。
②步骤三中，加入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为，灼烧后所得固体的颜色为，灼烧时需要使用下列仪器中的 (填编号)。
a.酒精灯 b.坩埚 c.蒸发皿 d.铁架台(带铁圈) e.三脚架
③若将步骤三中的H₂O₂ 溶液换为Cl₂也能达到目的，但使用H₂O₂溶液的好处是。
④由实验数据计算，每片药片中约含Fe²⁺ mg。

(3)、医生建议该药品与维生素C同时服用以增强补铁效果，原因是利用了维生素C的 (选填“氧化性”、“ 还原性”或“碱性”。)

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20. 严谨的实验设计能有效规避实验风险，能重复实验并得到相同的结果。由粗盐制备试剂级的NaCl的相关实验步骤和装置如下：

(1)、【粗盐的提纯】
第I步：称取20.0g粗盐(含MgCl₂、CaCl₂、Na₂SO₄杂质)，用80mL水溶解，加入1.0mol/L BaCl₂至观察不到明显沉淀为止，用倾析法分离，保留滤液。
第II步：向滤液中先后加入过量2.0mol/L NaOH、1.0mol/L Na₂CO₃ ，过滤，再用3.0mol/L HCl调节pH至1～2。
第III步，加热浓缩至溶液刚刚出现微晶膜。
第I步加入BaCl₂时，证明SO $_{4}^{2 -}$ 已经除净的实验方法是。

(2)、第II步加入Na₂CO₃可以除去的离子为。

(3)、第III步加热浓缩时所用到的硅酸盐材质的仪器有酒精灯、；已知：Ksp(BaCO₃)=5.0×10^-9、Ksp(BaSO₄)=1.1×10^-10；如果省略第I步“倾析法分离”，所得氯化钠溶液的纯度将(填“升高”、“降低”或“不受影响”)。

(4)、【试剂级的NaCl的制备】
第IV步，将第III步浓缩溶液转移至下图装置C中继续实验。
装置A中发生的化学反应方程式为，控制该反应速率可采取的措施(任答一点即可)。

(5)、装置B中的广口瓶和装置C、D中的漏斗，其共同作用是，装置C的溶液中能观察到的实验现象是。装置D中盛放的试剂为(填“NaOH溶液”、“NaHSO₃溶液”或“浓H₂SO₄”)。

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选项	主要物质(杂质)	除杂试剂
A	FeCl₂溶液(FeCl₃)	H₂O₂
B	CO₂(CO)	饱和NaHCO₃溶液
C	Fe₂O₃(Al₂O₃)	NaOH溶液
D	Na₂CO₃固体(NaHCO₃)	HCl溶液

	A	B	C	D
物质(杂质)	$C O_{2}$ ( $H_{2} S$ )	碳粉( $M n O_{2}$ )	乙酸(乙醇)	硝基苯( $N O_{2}$ )
除杂试剂	$C u S O_{4}$ 溶液	浓盐酸	新制CaO	NaOH溶液
除杂方法	洗气	加热后过滤	蒸馏	分液

选项	被提纯物质	除杂试剂	操作
A	乙烯(甲烷)	溴水	洗气
B	溴苯(溴)	CCl₄	萃取
C	乙醇(乙酸)	金属钠	蒸馏
D	淀粉溶液(葡萄糖)	——	渗析

$H_{2} C O_{3}$		$C e_{2} {(C O_{3})}_{3}$
$K_{a_{1}} = 4.3 \times 1 0^{- 7}$	$K_{a_{2}} = 5.6 \times 1 0^{- 11}$		${K_{s p}}^{} = 1.0 \times 1 0^{- 28}$

物质	Fe(OH)₃	Al(OH)₃	Cr(OH)₃	Fe(OH)₂	Bi(OH)₃
开始沉淀的pH	2.7	3.4	4.6	7.5	0.7
完全沉淀的pH	3.7	4.4	5.9	9.7	4.5

浸出剂	浸出液化学成分/(g·L^-1)		钴浸出率/%
浸出剂	Co	Al	钴浸出率/%
HCl	80.84	5.68	98.4
H₂SO₄+Na₂S₂O₃	84.91	5.96	98.0

	物质(杂质)	除杂试剂
A	FeCl₂溶液(FeCl₃)	Fe粉
B	Cl₂(HCl)	饱和的食盐水
C	NaCl溶液(CaCl₂)	Na₂CO₃溶液、HCl溶液
D	CH₂=CH₂ (SO₂)	酸性高锰酸钾溶液

从巩固到提高 高考化学二轮微专题45 化学实验中的物质分离与提纯

一、单选题

二、综合题

三、实验探究题

从巩固到提高高考化学二轮微专题45 化学实验中的物质分离与提纯