物质的分离和提纯 经典习题

物质的分离和提纯 经典习题

1．下列是我国古代常见的操作方法，其中带着重号部分的操作原理与化学实验中的分离除杂方法的原理相似的是( )

① ② ③ ④

凡煮汤，欲微火，令小沸……箅渣取液．．．． 经月而出蒸烤之．．……终乃得酒可饮 凡渍药酒，皆须细切……便可漉出．．．． 海陆取卤，日晒火煎．．．．，煮海熬波，卤水成盐

A.过滤、蒸馏、萃取、蒸发 B．过滤、蒸发、萃取、蒸馏

C．蒸发、萃取、蒸馏、过滤 D．萃取、蒸馏、萃取、蒸发

答案 A

解析 ①中的箅渣取液，是用细网将固液混合物中的固体和液体分开，其原理与过滤的原理相似；②中通过蒸烤造酒，是通过加热的方法将酒精等物质从混合液中分离出来，其原理与蒸馏的原理相似；③中通过浸泡，使草药中的有效成分溶于酒中，其原理与萃取的原理相似；④中的日晒火煎，卤水成盐，是通过日晒的方法，将水分蒸发得到食盐，其原理与蒸发的原理相似。

2．为提纯下列物质(括号内为杂质)，选用的试剂或分离方法错误的是( )

选项 物质 试剂 分离方法

A 硝酸钾(氯化钠) 蒸馏水 降温结晶

B 二氧化碳(氯化氢) 饱和NaHCO3溶液 洗气

C 甲烷(乙烯) 酸性高锰酸钾溶液 洗气

D 乙醇(水) 生石灰 蒸馏

答案 C

解析 KNO3的溶解度受温度影响较大，而NaCl的溶解度受温度影响较小，可加蒸馏水溶解固体，再通过蒸发浓缩、降温结晶的方法，获得纯净的KNO3固体，A项正确；HCl与饱和NaHCO3溶液反应生成二氧化碳，B项正确；乙烯被酸性KMnO4氧化生成CO2，使甲烷中混入CO2气体，C项错误；加入的生石灰能与水反应生成Ca(OH)2，消耗掉部分水，再通过蒸馏获得乙醇，D项正确。

3．下列有关实验的操作或叙述错误的是( )

A．分离Br2和苯的混合物可用分液漏斗和烧杯进行分液 B．验证Fe2(SO4)3溶液中含Fe2＋的方法是加入酸性KMnO4溶液，紫色退去

C．向硫酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液变为红色，说明溶液已变质

D．提纯混有少量NaCl的KNO3的过程：加热溶解→降温结晶→过滤→洗涤→干燥

答案 A

解析 Br2与苯互溶不分层。

4．下列除杂方法不正确的是( )

A．除去NH4Cl溶液中的FeCl3，可向溶液中加入氨水调节pH

B．除去金属离子Cu2＋、Hg2＋，可向溶液中加入Na2S、H2S等沉淀剂

C．除去某溶液中的SO2－4可向溶液中加入镁盐

D．除去ZnCl2溶液中的Fe3＋可向溶液中加入Zn(OH)2

答案 C

解析 A项，氨水可与氯化铁反应生成氢氧化铁沉淀，同时生成氯化铵，不引入新的杂质，正确；B项，加入Na2S、H2S等物质，Cu2＋、Hg2＋易转化为CuS、HgS等沉淀，可用于除杂，正确；C项，硫酸镁易溶于水，无法沉淀SO2－4，应加入钡盐除杂，错误；D项，Zn(OH)2能消耗溶液中H＋，促进Fe3＋的水解，使其生成氢氧化铁沉淀，正确。

5．下列除杂所用试剂和操作不合理的是( )

选项 物质(括号中为杂质) 除杂试剂 操作

A CO2(SO2) 饱和NaHCO3溶液 洗气

B BaCO3(BaSO4) 饱和Na2CO3溶液 搅拌、过滤

C CuCl2(FeCl3) NaOH溶液 过滤

D Cl2(HCl) 饱和食盐水 洗气

答案 C

解析 SO2与NaHCO3反应生成Na2SO3和CO2，从而除去SO2，A项合理；加入饱和Na2CO3溶液，BaSO4沉淀转化为BaCO3沉淀，B项合理；加NaOH会引入新的杂质NaCl，且CuCl2也会与NaOH反应生成Cu(OH)2沉淀，应加CuO调溶液pH除去Fe3＋，C项不合理；HCl易溶于饱和食盐水，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小，故可用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，D项合理。

6.用如图所示的实验装置，选择适当的试剂B并进行如下实验，可以达到目的的是( )

A．试剂B为浓硫酸，除去CO2中混有的少量SO2气体

B．试剂B为饱和食盐水，除去氯气中混有的少量氯化氢气体 C．试剂B为水，收集NO、CO等难溶于水的气体

D．试剂B为新制氢氧化铜悬浊液，检验空气中是否含有甲醛

答案 B

解析 A项，二氧化硫和浓硫酸不反应，所以不能达到洗气的目的，错误；B项，氯气和水的反应是可逆反应，所以食盐水中含有的氯离子能抑制氯气的溶解，氯化氢极易溶于水，从而能达到洗气的目的，正确；C项，收集难溶于水的气体采用排水集气法收集，集气瓶中应该“短管进气”，错误；D项，甲醛和新制氢氧化铜悬浊液反应需要加热，该装置未加热，错误。

7．按以下实验方案可从海洋动物柄海鞘中提取具有抗肿瘤活性的天然产物：

下列各步实验操作原理与方法错误的是( )

A B C D

步骤① 步骤② 步骤③ 步骤④

答案 C

解析 步骤①是分离固液混合物，其操作为过滤，需要过滤装置，A正确；步骤②是分离互不相溶的液体混合物，需进行分液，要用到分液漏斗，B正确；步骤③是从溶液中得到固体，操作为蒸发，需要蒸发皿，C错误；步骤④是利用沸点不同，采取蒸馏的方法得到甲苯，需要蒸馏装置，D正确。

8．在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是( )

答案 B

解析 蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，B和C中温度计位置均正确，但C中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用做反应装置，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有B项正确。

9．某硝酸钠固体中混有少量硫酸铵和碳酸氢钠杂质，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 ① Na2CO3溶液 ④

实验操作 ② ③ 加热

下列试剂或操作不合理的是( )

A．试剂①为Ba(OH)2溶液

B．操作②为结晶

C．操作③为过滤

D．试剂④为稀HNO3

答案 B

解析 根据题意，可用Ba(OH)2溶液除去SO2－4、NH＋4和HCO－3，NH3·H2O通过加热除去，操作②为加热；过量的Ba2＋用Na2CO3溶液除去，过滤除去沉淀，滤液中过量的OH－和CO2－3用硝酸除去，则操作③为过滤，试剂④为稀HNO3。

10．下列装置所示的分离、提纯方法和物质的溶解性无关的是( )

答案 C

解析 洗气法、冷却结晶、萃取及分液都与物质的溶解性有关，而蒸馏法分离液体混合物是利用各液体组分的沸点不同，与物质的溶解性无关。

11．由钛精矿(主要成分为TiO2，含镁、铁、硅等氧化物)制备纯TiCl4的流程示意图及各物质熔、沸点如下，下列说法不正确的是( )

钛精矿―――→氯化过程沸腾炉粗TiCl4―――→精制过程蒸馏塔纯TiCl4

化合物 SiCl4 TiCl4 FeCl3 MgCl2

沸点/℃ 58 136 316 1 412

熔点/℃ －69 －25 304 714

A.将进入沸腾炉中的钛精矿粉碎可以提高氯化反应速率

B．氯化过程得到的气体产物经冷却到室温、过滤得到粗TiCl4混合液

C．蒸馏塔中的精制，主要是为了除去粗TiCl4中含有的FeCl3、MgCl2

D．氯化过程产生的尾气含有氯气，需要经过处理后才能排放

答案 C

解析 A项，矿石粉碎可以增大接触面积，加快反应速率；B项，由表中数据分析可知，气体产物经冷却到室温过滤得到粗TiCl4混合液，可能混有反应物中固体物质；C项，主要是为了除去粗TiCl4中的SiCl4；D项，氯气有毒污染空气，不能排放到空气中。

12．实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理如图1所示，已知苯甲醛易被空气氧化，苯甲醇的沸点为205.3 ℃，苯甲酸的熔点为121.7 ℃，沸点为249 ℃，溶解度为0.34 g；乙醚的沸点为34.8 ℃，难溶于水，制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如图2所示。

图1

图2

试根据上述信息，判断以下说法错误的是( )

A．操作Ⅰ是萃取、分液

B．乙醚溶液中所溶解的主要成分是苯甲醇

C．操作Ⅱ蒸馏所得产品甲是苯甲醇

D．操作Ⅲ过滤所得产品乙是苯甲酸钾

答案 D

解析 由流程可知，苯甲醛与KOH反应生成苯甲醇、苯甲酸钾，然后加水、乙醚萃取苯甲醇，则乙醚溶液中含苯甲醇，操作Ⅱ为蒸馏，得到产品甲为苯甲醇；水溶液中含苯甲酸钾，加盐酸发生强酸制取弱酸的反应，生成苯甲酸，苯甲酸的溶解度小，则操作Ⅲ为过滤，则产品乙为苯甲酸。

13．青蒿素是烃的含氧衍生物，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，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚沸点为35 ℃，从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺如图所示：

(1)对青蒿进行干燥破碎的目的是__________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)操作Ⅰ需要的玻璃仪器主要有烧杯、____________，操作Ⅱ的名称是________。

(3)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

B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤

C．加入乙醚进行萃取分液

答案 (1)增大青蒿素与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸出率 (2)漏斗、玻璃棒 蒸馏 (3)B

14．重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

(1)步骤①的主要反应为：

FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→高温Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2↑＋NaNO2

分析回答下列问题：

①上述反应中的还原产物是________，处理含1 mol FeO·Cr2O3的铬铁矿，转移电子数为________NA。

②氧化铝和二氧化硅一样能和纯碱在高温条件反应生成二氧化碳，下列不能作为熔融铬铁矿容器的是________(填字母)。

a．石英坩埚 b．氧化铝陶瓷坩埚

c．普通陶瓷坩埚 d．白金坩埚

(2)滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。

(3)步骤④调滤液2的pH使之变________(填“大”或“小”)，原因是

________________________________________________________________________

(用离子方程式表示)。

(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a．80 ℃ b．60 ℃ c．40 ℃ d．10 ℃

步骤⑤的反应类型是________。

答案 (1)①NaNO2(或亚硝酸钠) 7 ②abc

(2)Fe Al(OH)3

(3)小 2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O

(4)d 复分解反应