化学物质的分离提纯和检验试题答案及解析
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化学物质的分离提纯和检验试题答案及解析
1. 在实验室，称取一定量的粗盐经溶解、过滤、结晶等操作，可得到较纯净的食盐。下列图示对应的操作不规范的是
A．称量 B．溶解 C．过滤 D．结晶
【答案】A
【解析】托盘天平称量时左物右码，错误
【考点】考查化学实验基本操作有关问题。
2. 下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是：
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向溶液X中先滴加稀NaOH溶液，再将湿润红色石蕊试纸置于试管口附近
试纸不变蓝
原溶液中无NH4+
B
向NaAlO2溶液中滴入NaHCO3
有白色沉淀
AlO结合H+能力比CO强
C
向溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液
产生白色沉淀
溶液中一定含有SO
D
工业上，将BaSO4浸泡在饱和Na2CO3溶液中
将BaSO4转化为BaCO3
Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
【答案】B
【解析】A、铵盐能和浓氢氧化钠溶液反应或在加热的条件下放出氨气，所以向溶液X中先滴加稀NaOH溶液，再将湿润红色石蕊试纸置于试管口附近试纸不变蓝，原溶液中也可能含有NH4+，错误；B、该反应原理是偏铝酸根离子夺取HCO3-中氢离子，生成氢氧化铝和CO32-，正确；C、能和盐酸酸化的BaCl2溶液反应生成白色沉淀的不一定是硫酸钡，也可能是氯化银，错误；D、该反应原理是利用溶液中碳酸根离子浓度高，浓度熵高于Ksp(BaCO3)，从而生成沉淀，错误。
【考点】考查离子检验、物质转化等有关知识
3. (12分)工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Pb(OH)2
Mn(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
8.0
8.3
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
8.8
9.8
请问答下列问题：
（1）为了提高锰矿中锰元素的浸取率，可采取的措施为 。
（2）写出焙烧过程反应的化学方程式 。
（3）MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2，制得优质MnO2。写出Mn3O4与稀硫酸反应离子方程式：
。
（4）某兴趣小组在实验室中除去酸浸后的溶液有少量Fe2+、Fe3+．A13+、Pb2+等，得到只含的Mn2+、 SO42-的溶液，其除杂过程设计如下：
①加入MnO2氧化时发生的离子方程式为 。
②试剂X最好选用 (填字母)。
a．NaOH 溶液 b。KMnO4溶液 c。稀硝酸 d．MnCO3
③滤渣的成分是 。
【答案】（1）粉碎
（2）2MnCO3+O2 ="=" 2MnO2+ 2CO2
（3）Mn3O4+4H+=2Mn2++MnO2+2H2O
（4）@2Fe2++MnO2+4H+==2Fe3++Mn2++2H2O ②d ③ Fe(OH)3、A1(OH)3、PbS
【解析】化工流程题，（1）为了加快反应速率，使反应更充分通常需将反应物粉碎；（2）反应物是碳酸锰和氧气，产物是二氧化锰；（4）加入碳酸锰调节pH，促进阳离子水解，除去Fe3~和A13+；若加入氢氧化钠容易与氢氧化铝反应，除不净铝杂质；③溶液中含有Fe3+、A13+、Pb2+，加入碳酸锰生成Fe(OH)3、A1(OH)3沉淀，再加入BaS显然是除去Pb2+，生成PbS。
【考点】已工业流程为背景，考查了反应条件、除杂及化学方程式的书写等知识。
4. 用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是( )。
选项
A
B
C
D
装置
目的
除去Cl2中含有的少量HCl
蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
制取少量纯净的CO2气体
分离CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层
【答案】D
【解析】NaOH溶液也能与Cl2反应，A错；加热NH4Cl易分解为NH3和HCl逸出，B不正确；因为盐酸是挥发性酸，制备的CO2中含有HCl气体，C不对；I2在CCl4中的溶解度比水大，且CCl4的密度也比水大。故D正确。
【考点】对实验基本操作的目的评价。
5. 下述实验设计能够达到目的的是
编号
实验目的
实验设计
A
除去NO2中少量的NO
向混合气体中通入O2
B
除去乙酸乙酯中的乙酸杂质
加入氢氧化钠溶液，分液
C
证明苯分子中不含碳碳双键
向苯中加入酸性高锰酸钾溶液
D
证明氯元素的非金属性比硅强
将HCl通人Na2SiO3溶液中
【答案】C
【解析】A、通入O2，未反应的O2为新的杂质，错误；B、乙酸乙酯在NaOH溶液中能发生水解反应，生成乙酸钠和乙醇，错误；C、向苯中加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液不褪色，说明苯分子不含碳碳双键，正确；D、HCl不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，不能用来验证氯元素与硅元素的非金属性强弱，错误。
【考点】本题考查实验方案的设计与分析。
6. （15分）工业中利用废铜（含有锌、铝等）制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热，使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L—1计算）。
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
沉淀溶解的pH
Cu2+
4.4
6.4
Al3+
3.0
5.0
10
Zn2+
5.9
8.9
11
（1）①为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为 ；该反应中产生尾气污染空气，请选择下图中合适的装置吸收尾气 。
②由表可知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2—，请写出金属锌与氢氧化钠溶液反应的离子方程式
（2）为了符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计： 第一组：空气为氧化剂法
将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1，就认为沉淀完全。已知：Ksp[Fe((OH)3]≈10-38，然后过滤、浓缩、结晶。
请回答下列问题：
①方案为了使铁离子全部沉淀，应调节pH至少为 。
②方案中甲物质可选用的是
A．CaO B．NaOH C．CuCO3 D．Cu2(OH) 2CO3 E．Fe2(SO4) 3
③方案中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因 。
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将铜粉放到 1.5 mol·L-1的足量稀硫酸中，控温在50℃加入10%的足量H2O2反应0.5 h，升温到60℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4·5H2O 。
请回答下列问题：
④用过氧化氢为氧化剂法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的优点是 。
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是 。
（3）废铜溶解后经过一系列操作得到硫酸铜溶液，补充完整由溶解液制备纯净硫酸铜溶液的实验步骤 。
【答案】（1） ①3∶2 B
② Zn+2OH－+2H2O=[Zn(OH)4]2—+H2↑
（2）①3
②CD ③4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
④减少硫酸铜晶体的溶解损失
⑤ 产物是水，无污染
（3）向溶液中加氢氧化钠溶液至pH为11，充分反应过滤洗涤，向沉淀中加适量稀硫酸溶解，制的硫酸铜溶液。
【解析】（1）①铜与稀硫酸不反应，加入硝酸做氧化剂使铜溶解，反应为3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO+4H2O,，由方程式知硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为3:2；NO不能被氢氧化钠直接吸收，需先与氧气反应生成二氧化氮，在与氢氧化钠反应，故选B装置。②锌与强碱反应生成[Zn(OH)4]2—同时应生成氢气；（2）①根据Ksp[Fe((OH)3]计算，pH至少为3；②加入甲物质是使铁离子沉淀出来，同时不能引入新的杂质，加入不溶于水但与酸反应的铜的化合物，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，故选用CuCO3、Cu2(OH) 2CO3 、CuO、Cu(OH)2等。③通入的氧气把亚铁离子氧化为铁离子，铁离子能与铜反应而使其溶解；④硫酸铜晶体溶于水，洗涤时需用饱和硫酸铜溶液或乙醇（盐不易溶解于有机溶剂），降低其溶解损失；⑤双氧水是绿色氧化剂，产物是水无污染；（3）根据信息可以根据铝、锌的氢氧化物溶解于强碱，调节pH得到氢氧化铜沉淀，然后加硫酸溶解制的硫酸铜溶液。
【考点】考查工业流程中物质的制备操作与分析等有关问题。
7. （本题共15分）碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜并测定产品产率的步骤如下：
步骤一：废铜屑制硝酸铜
