专题训练(二) 物质的除杂、分离和提纯
类型一 除杂试剂的选择
1. 除去下列各组物质中的杂质(括号内为杂质),在横线上写出所发生反应的化学方程式或方法。
(1)KNO3(CuSO4): 。
(2)CO(CO2): 。
(3)NaOH(Na2CO3): 。
(4)NaOH(Na2SO4): 。
(5)KNO3(K2CO3): 。 (6)H2(HCl): 。 (7)Ag(Fe): 。
(8)CaO(CaCO3): 。
2.除去下列各物质中的少量杂质,选用的方案不合理的是( )
选项 物质 所含杂质 方案
A H2 H2O(气) 将混合气体通过浓硫酸
B KCl MnO2 加水溶解、过滤、蒸发
C CuO C 在氧气流中加热
D NaOH溶液 Ca(OH)2 加入过量K2CO3溶液,过滤
3.[2020·湖州] 除去下列物质中混有的少量杂质,下列方案不可行的是( )
选项 物质 杂质 方案
A 铜粉 锌粉 加入足量CuCl2溶液后过滤、洗涤、干燥
B CO气体 CO2气体 通过足量的NaOH溶液后干燥
C NaCl固体 Na2CO3固体 加入足量的稀盐酸后蒸发
D BaCO3固体 BaCl2固体 加水溶解再通入足量的CO2后蒸发
4.[2019·杭州] 下列实验中,实验原理和主要操作方法都符合实验目的的是( )
选项 实验目的 实验原理 主要操作方法
A 除去粗盐中的泥沙 各成分的溶解性差异 蒸发
B 分离水与酒精的混合物 各成分的密度差异 蒸馏
C 鉴别稀盐酸和稀硫酸 酸根离子的化学性质差异 加碳酸钠溶液,观察产生气泡快慢
D 除去FeSO4、CuSO4的混合溶液中的CuSO4 金属活动性差异 加过量铁粉,充分反应后过滤
5.下列主要成分中含有少量杂质,选用试剂进行检验杂质、除去杂质是化学实验中的常见实际问题,若一种试剂既能检验所含杂质、又能除去杂质,该试剂就能称为“高效试剂”。下列选项中不能称为“高效试剂”(所加试剂均适量且忽略分离步骤)的是( )
选项 主要成分 所含的杂质 “高效试剂”
A HNO3 H2SO4 Ba(NO3)2
B BaCl2 HCl BaCO3
C CaCl2 HCl Ca(OH)2
D MgCl2 MgSO4 BaCl2
类型二 物质的分离和提纯
6.下列各组物质,能按照“溶解→过滤→蒸发”的操作步骤加以分离的是( )
A.酒精和水
B.氯化钠和硝酸钾
C.氧化铜和硫酸铜
D.氧化镁和氢氧化镁
7.下列物质的分离方法错误的是( )
A.粗盐提纯的步骤:溶解→过滤→蒸发结晶
B.除去CO2中混有的少量CO:导出点燃
C.除去H2中混有的HCl:将气体依次通过装有NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶
D.除去铜粉中混有的CuO:用足量的稀硫酸浸泡后过滤、洗涤、干燥
8.实验室有一包含少量氯化钠杂质的硝酸钾固体。 某校科学兴趣小组的同学为了得到纯净的硝酸钾,设计了如图示的操作。下列有关分析中正确的是( )
A.操作Ⅰ~Ⅲ分别是溶解、加热蒸发、过滤
B.操作Ⅰ是过滤,将氯化钠固体从溶液中分离除去
C.操作Ⅱ是加热浓缩,趁热过滤,除去杂质氯化钠
D.操作Ⅲ是过滤,将硝酸钾晶体从溶液中分离出来
9.某些大理石中含少量硫化物,使制得的CO2中混有H2S气体。欲获取纯净、干燥的CO2,需对发生装置中产生的气体进行除杂,实验装置如图示。
查阅资料:①H2S能与NaOH等碱溶液、CuSO4溶液反应。②CO2中混有的HCl气体可用饱和NaHCO3溶液吸收。
(1)装置甲中所盛试剂应选用 (填字母,下同),装置丙中所盛试剂应选用 。
A.浓硫酸 B.NaOH溶液
C.澄清石灰水 D.CuSO4溶液
(2)装置甲、丙的作用分别是 、 。
10.盐化工是乐山市的一项重点产业,绿色应用是化工生产的发展方向。为了除去NaCl溶液中含有的少量MgCl2、CaCl2和Na2SO4等杂质,某小组同学选用Na2CO3溶液、稀盐酸、Ba(OH)2溶液三种试剂,按一定的顺序进行如图示的实验。回答下列问题。
(1)实验Ⅰ中加入试剂A除去的杂质是 。
(2)实验Ⅱ中加入的试剂B是 溶液。
(3)滤液②中除Na+和Cl-外,还含有的离子是 (填离子符号)。
(4)实验Ⅲ中酸和碱发生反应的化学方程式为 。
11.某科学兴趣小组欲分离KCl和BaCl2的混合溶液,得到都含单一溶质的两种溶液。他们设计了如图示的实验流程。
供选试剂:K2SO4溶液、Na2CO3溶液、K2CO3溶液、盐酸、稀硫酸。
(1)步骤①中,分离A、B的操作名称是 ,试剂a是 。
(2)沉淀B表面残留少量滤液,需用蒸馏水多次洗涤,为了检验沉淀B是否洗涤干净,可向步骤②的最后一次洗涤液中加入的试剂是 (填字母)。
A.NaOH溶液
B.CaCl2溶液
C.NaCl溶液
D.AgNO3和HNO3的混合溶液
(3)步骤③中,发生反应的化学方程式为 。
(4)要达到预期的目的,还需要改进的是
。
12.某工厂的废水中含有MgSO4和FeCl3,技术人员向废水中逐渐加入NaOH溶液调节废水的pH,先后分离出两种沉淀,并通过系列处理得到有价值的产品。操作流程如图示。
(1)固体A与某酸反应的化学方程式为 。进行操作②时,当 即可停止加热。
(2)固体B加热的产物是两种常见的氧化物,则另一种氧化物的化学式为 。
(3)溶液a中除了可能含有NaOH外,还一定含有的溶质有 (填化学式)。
答案
1.(1)Ba(OH)2+CuSO4BaSO4↓+Cu(OH)2↓
(2)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
(3)Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
(4)Ba(OH)2+Na2SO4BaSO4↓+2NaOH
(5)K2CO3+2HNO32KNO3+CO2↑+H2O
(6)HCl+NaOHNaCl+H2O
(7)Fe+2HClFeCl2+H2↑
(8)CaCO3CaO+CO2↑
(1)除去硝酸钾中的硫酸铜选用适量氢氧化钡溶液,生成硫酸钡沉淀和氢氧化铜沉淀,将铜离子和硫酸根离子全部转化为沉淀,除去了硫酸铜。(2)除去一氧化碳中的二氧化碳,利用二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应的性质。(3)除去氢氧化钠中的碳酸钠,加入碱生成碳酸盐沉淀和氢氧化钠,故可选用澄清石灰水。(4)除去氢氧化钠中的硫酸钠,选用碱,生成硫酸盐沉淀和氢氧化钠,故选用氢氧化钡溶液。(5)除去硝酸钾中的碳酸钾,若选用酸只能选硝酸,若选用盐可选用硝酸钙,生成硝酸钾和碳酸钙沉淀。(6)除去氢气中的氯化氢,氢气不与氢氧化钠反应,氯化氢和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,故可选用氢氧化钠溶液。(7)除去银中的铁,可根据铁能与稀盐酸反应,银不能与稀盐酸反应的性质进行除杂。(8)除去氧化钙中的碳酸钙,可通过高温灼烧的方法。
2.D
3.D Zn能与足量CuCl2溶液反应生成氯化锌溶液和铜,再过滤、洗涤、干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则。CO2能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,CO不与氢氧化钠溶液反应,再干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则。Na2CO3固体能与足量的稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,盐酸具有挥发性,再蒸发除去氯化氢和水,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则。BaCl2不能与二氧化碳反应,不能把杂质除去,不符合除杂原则。
4.D 氯化钠可溶而泥沙不溶于水,操作方法应为溶解、过滤、蒸发;酒精能与水以任意比互溶,分离水和酒精的混合物,应该利用两者沸点不同,蒸馏分离;与碳酸钠反应的是酸中的氢离子,应利用酸根离子鉴别,用银离子鉴定氯离子,用钡离子鉴定硫酸根离子;根据金属活动性顺序表,铁的金属活动性强于铜,向FeSO4、CuSO4的混合溶液中加入过量铁粉,发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,过滤后即可得到FeSO4溶液。
5.C Ba(NO3)2能与硫酸反应生成硫酸钡沉淀和硝酸,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,且能检验硫酸的存在,能称为“高效试剂”。BaCO3能与HCl反应生成氯化钡、水和二氧化碳,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,且能检验盐酸的存在,能称为“高效试剂”。Ca(OH)2能与HCl反应生成氯化钙和水,反应无明显现象,不能检验盐酸的存在,不能称为“高效试剂”。BaCl2能与MgSO4反应生成硫酸钡沉淀和氯化镁,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,且能检验硫酸镁的存在,能称为“高效试剂”。
6.C 7.B
8.D KNO3中混有少量NaCl,提纯KNO3应将它们都溶于水,并降温结晶。因为KNO3的溶解度随温度的升高明显增大,而NaCl的溶解度随温度的升高特别缓慢地增大,所以操作Ⅰ是加水溶解;操作Ⅱ是蒸发浓缩,得到较高温度下的KNO3饱和溶液,再冷却结晶,利用溶解度差异使KNO3结晶析出;操作Ⅲ为过滤,洗涤,干燥,可得KNO3晶体。
9.(1)D A (2)除去H2S气体 除去水蒸气
H2S能与NaOH等碱溶液、CuSO4溶液反应,CO2中混有的HCl气体可用饱和NaHCO3溶液吸收,NaOH也会吸收HCl和CO2。所以装置甲中所盛试剂应选用CuSO4溶液,除去H2S气体,装置丙中所盛试剂应选用浓硫酸,除去水蒸气。
10.(1)Na2SO4和MgCl2
(2)Na2CO3 (3)OH-、C
(4)NaOH+HClNaCl+H2O
11.(1)过滤 K2CO3溶液 (2)BD
(3)BaCO3+2HClBaCl2+H2O+CO2↑
(4)将步骤①中加入过量试剂a改为适量试剂a(合理即可)
(1)步骤①是将沉淀与滤液分离,实验操作是过滤。试剂a是碳酸钾溶液,碳酸钾能与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾溶液,不会生成新的杂质。(2)沉淀B是碳酸钡沉淀,表面残留的少量滤液是氯化钾和碳酸钾溶液,为了检验沉淀B是否洗涤干净,可向步骤②的最后一次洗涤液中加入氯化钙溶液以及硝酸银和硝酸的混合溶液,分别能检验碳酸钾和氯化钾是否洗涤干净。(3)步骤③中碳酸钡与试剂b反应,应生成氯化钡溶液,b应为稀盐酸,碳酸钡与稀盐酸反应生成氯化钡、水和二氧化碳,反应的化学方程式为BaCO3+2HClBaCl2+H2O+CO2↑。(4)滤液A中含有过量的碳酸钾溶液,因此,应将加入过量试剂a改为适量的试剂a或向滤液A中加入适量稀盐酸。
12.(1)Mg(OH)2+H2SO4MgSO4+2H2O
蒸发皿中出现大量固体时
(2)H2O (3)NaCl和Na2SO4
(1)固体A最终变成MgSO4固体,则固体A是含镁元素的沉淀,所以固体A是Mg(OH)2,溶液b中的溶质为硫酸镁,则加入的酸为硫酸。氢氧化镁和硫酸反应的化学方程式为Mg(OH)2 +H2SO4MgSO4+ 2H2O。(2)废水中的FeCl3能与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀,则固体B是氢氧化铁。氢氧化铁中含有氢元素,根据质量守恒定律,反应前后元素的种类不变,则生成的另一种氧化物是H2O。(3)向废水中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠和硫酸镁、氯化铁反应分别生成硫酸钠和氯化钠,则溶液a中除了可能含有NaOH外,还一定含有的溶质是NaCl和Na2SO4。