专题01 物质的分离与提纯（原卷版）

专题01物质的分离与提纯【解题技巧】混合物的分离：（1）可溶性与难溶性物质的混合物——常用溶解、过滤、蒸发三步操作加以分离，分别得到纯净物。如：粗盐的提纯；BaSO4和Na2SO4的混合物。（2）两种物质均溶于水，但两种物质的溶解度一种随温度变化大，另一种变化不大时，可考虑——结晶法。即冷却热饱和溶液的方法加以分离。如：NaCl和KNO3的混合物。（3）两种物质均溶于水时，可考虑用化学方法分离。如BaCl2和NaCl的混合物。可将混合物先溶于水，加入适量Na2CO3溶液，得到BaCO3和NaCl溶液。BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl。将沉淀过滤出，洗净后在沉淀中加入适量盐酸溶液，又得到BaCl2溶液，CO2逸出。BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑。最后分别将NaCl溶液和BaCl2溶液蒸发，分别得到纯净的NaCl固体和BaCl2固体。除杂题：解答除杂质一类的题目时，要注意三原则；三要领；五种常用的方法。三原则：①不引入新杂质；②不减少被提纯物质的质量；③杂质便于分离。三要领：①根据物理性质或化学性质的差异；②确定除杂质方法；③选择适宜试剂。除杂质思路分析方法：（1）沉淀法：加入一种试剂将被除去的杂质变为沉淀，再用过滤法除去。（2）化气法：加热或加入一种试剂将杂质变为气体逸出。（3）置换法：利用置换反应的原理将杂质除去。（4）转纯法：将被除去的杂质变为提纯的物质。（5）吸收法：常用于气体的提纯。在掌握了以上除杂质的原则、要领、方法后，解答题目时要审清题目要求，分析理顺思路且与题目要求吻合，才能准确解题。【例题精析】一．物质除杂或净化的探究1．根据不同物质的性质，提纯物质的方法可以由多种．下面呈现的是化学课堂上“物质提纯”的小组竞赛场景．（1）甲组抽到的题目是“从30gNaCl和2gKNO3的混合物种提纯NaCl”．同学们经研究认为依据两物质的溶解度曲线，可采用如下物理方法来提纯．上述两固体（填“能”或“不能”）全部溶解，操作m的名称是，蒸发结晶后得到NaCl的质量30g（填“大于”、“小于”或“等于”）．甲组一位同学问道：“能否用降温结晶的方法从上述溶液a中析出KNO3，从而达到分离的目的？”请你判断此方法是否可行，并说出理由．（2）乙组抽到的题目是“从NaCl和Na2CO3的混合物中提纯NaCl”．同学们经过讨论认为利用两物质化学性质的差异，可采用如下化学方法来提纯．如图3中X的化学式为．由于BaCl2溶液的用量不易控制，会使溶液b的溶质有多种情况，导致蒸发后得到的固体可能不纯．（3）同学们对乙组方案中溶液b的溶质成分进行探究．【作出猜想】猜想一：NaCl、BaCl2猜想二：NaCl猜想三：．【设计方案】经讨论，大家认为只用一种试剂就能作出判断．实验步骤实验现象实验结论取少量溶液b于试管中，向其中加入若看到猜想一正确若无明显现象猜想二正确若看到冒出气泡猜想三正确各组依据上述设计方案进行了实验，验证了反应后溶质的确有三种情况．（4）同学们对甲、乙两组提纯方法的效果进行了研讨．【反思评价】大家认为用物理方法和化学方法都可以实现物质的提纯．用化学方法提纯还要考虑到反应物用量对提纯效果的影响．【拓展提升】老师说：“合理选择试剂，用化学方法可以从NaCl和Na2CO3的混合物中提纯NaCl，方法是向混合物中加入过量的，充分反应后，经蒸发结晶就能得到NaCl．”2．为了将混有硫酸钾、氯化钙、碳酸氢铵的氯化钾提纯，并制得纯净的氯化钾溶液，小刚同学设计的实验流程如图所示（已知碳酸氢铵不稳定，受热易分解生成氨气、二氧化碳和水）：请根据以上流程图中的信息，回答下列问题：（1）步骤①中除去碳酸氢铵的方法是。（2）操作③（选填“能”或“不能”）改用Ba（NO3）2溶液，理由是。（3）步骤④中加入过量碳酸钾溶液的目的是除尽。（4）小刚同学仔细研究了实验流程，发现设计的方案还有一个不严密的地方，请你帮他进行改进：。3．有一包由KCl、MgSO4和CaCl2组成的固体混合物，为了除去其中的MgSO4和CaCl2得到纯净的KCl，设计如图实验方案：（1）滤渣Ⅰ的成分有哪些？（2）请设计实验证明滤液Ⅱ中除KCl外的其他溶质。（写出实验步骤和现象和结论）（3）最后所得KCl的质量大于原固体中KCl的质量，写出一个可使KCl质量增加的化学方程式。4．某氯化钠样品中混有少量氯化钡，小丽同学为了除去氯化钠中混有的氯化钡，她进行了如下实验，请你与她一道完成。（1）取少量该混合物样品于烧杯中，然后向烧杯中加入足量的水，为了加速溶解，使样品溶解形成溶液，她可采取的简洁方法是。（2）取少量溶液于试管中，向其中滴入少量无色某溶液，产生白色沉淀，她由此推断加入的无色溶液为硫酸钠溶液，发生的化学方程式为，若你对她的推断有异议，请你表达提出异议的原因是（用化学方程式作答）。（3）为了探究所加溶液为何种溶液，请你设计完成相应的探究实验。实验步骤实验现象实验结论5．实验室中有一包由KCl、MgSO4和CaCl2组成的固体混合物，某校研究性学习小组的同学为了除去其中的MgSO4和CaCl2，得到纯净的KCl，设计了如图所示的实验方案：（已知：KCl的溶解度受温度的影响不大）请你回答下列问题：（1）该实验方案中操作2的名称是。（2）滤渣Ⅰ含有的物质是（写化学式）。（3）该实验中盐酸的作用是。二．混合物的分离方法6．普通锌锰电池由锌、碳棒和黑然糊状五物组成，其中黑色糊状物的主要成分是淀粉、氯化铵、氯化锌和二氧化锰等．某研究性学习小组设计如下流程，变废为宝．（1）“溶解”操作中，为提高溶解速率，可采取的措施是等；“操作I”的名称是．请写出实验室进行该操作用到的一种仪器名称．（2）废旧电池处理后得到的碳棒，具有导电性，还有等（填一种即可）化学性质，请写出具有这种性质的一个反应方程式：．（3）黑色滤渣中的二氧化锰与浓盐酸共热可制氯气（Cl2）．同时生成氯化锰（MnCl2）和一种化合物，反应的化学方程式表示如下：MnO2+4HCl（浓）加热¯MnCl2+Cl2+27．某兴趣小组用图所示流程制取氧气，并回收提纯氯化钾和二氧化锰。回答下列问题：（1）写出步骤Ⅰ反应的化学方程式。（2）在回收提纯的过程中需要控制水的用量，原因有（填标号）。A、提高实验效率B、保证固体1全部溶解C、节约能源（3）步骤Ⅱ中的操作m应选择图2中（填“甲”或“乙”）装置，该操作中玻璃棒的作用是。（4）实验结束后，称得回收到的氯化钾的质量比理论值小，可能的原因有（写一点）。三．实验探究物质的组成成分以及含量8．我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，可以得到一种外观似金子的锌和铜的合金。某化学小组在实验室按古代方法将炉甘石、赤铜和木炭粉混合加热一段时间，得到固体混合物A。化学小组对固体A的成分进行了下列探究。【资料】（Ⅰ）ZnCO3△¯ZnO+CO2↑；ZnO+H2SO4═ZnSO4+H2（Ⅱ）Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O（Ⅲ）木炭粉不溶于稀硫酸步骤（一）：取适量的固体A于烧杯中，加入过量稀硫酸，充分反应后过滤，得到滤渣B和蓝色溶液C，同时生成了一种气体，将该气体通入澄清石灰水无明显现象。步骤（二）：在滤渣B中加入过量硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到银和蓝色溶液D。（1）ZnCO3+H2SO4═ZnSO4+X+CO2↑，则X的化学式为。（2）固体A中一定含有的物质是。滤渣B的成分是。（3）若向溶液C中加入过量的锌片，充分反应，反应过程中可观察到的现象是；反应后所得溶液中的溶质是。9．实验室有一瓶敞口放置的氢氧化钠固体样品，为探究样品中的成分，小科进行如下实验：（1）操作①是加水充分溶解，操作②的名称是。（2）沉淀B的化学式是。（3）小科根据实验现象认为样品中一定含有氢氧化钠，请你评价小科的判断是否正确，并说明理由。10．某班化学实验课进行酸碱盐的性质实验。第一组学生进行CuSO4、NaOH溶液的反应，观察到的现象是。第二组学生进行BaCl2、Na2CO3溶液的反应，反应的化学方程式为。【实验三】废液再探究【实验二】结束后，两组同学将全部的废液集中倒进一个废液缸中。兴趣小组同学对废液进行过滤，得到无色滤液。【提出问题】滤液中含有什么溶质？【做出猜想】滤液中一定含有，还可能含有BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种。【实验探究】（1）取少量滤液加入试管中，滴加酚酞溶液，溶液显红色。（2）继续加入足量的稀硫酸，溶液变成无色，无气泡和沉淀产生，则滤液中一定没有。根据实验（1）和（2）判断滤液中一定含有。11．某种干燥剂含有氧化钙、氢氧化钠和氯化钙中的两种物质。为探究其组成，化学兴趣小组取一定质量的干燥剂样品做了如下实验。[查阅资料]稀硝酸（HNO3）具有酸的通性。[设计实验]流程如图：[实验分析]（1）干燥剂样品加入水后所得的溶液显（填“中性”或“酸性”或“碱性”）。（2）生成气体B的反应的化学方程式是。[结论与反思]（3）若C处无沉淀，则该干燥剂的成分为（写化学式）。（4）若C处有白色沉淀生成，且沉淀质量为2.87g，则干燥剂的成分为（写化学式）。写出C处生成白色沉淀的化学方程式。（5）该实验中，过量稀硝酸不能用过量的稀盐酸代替的原因是。四．氯化钠与粗盐提纯12．20℃时，NaCl的溶解度为36g，现有100gNaCl饱和溶液中混有NaOH，Na2SO4，Na2CO3的二种或者三种，已知硫酸钠溶液为中性，某兴趣小组欲提纯得到氯化钠溶液，实验过程如下（实验过程中温度不变）：下列说法中不正确的是（）A．操作1和操作2均为过滤 B．加入一定量Y溶液的目的是除去过量的X C．溶液C含有的氯化钠质量与原100g溶液中氯化钠质量相等 D．原溶液与溶液B均为碱性溶液13．某种粗盐水中有少量含SO42﹣、K+的杂质，小金用这种粗盐水经过下列实验流程制取纯净氯化钠晶体。（1）固体A是。（填化学式）（2）加碳酸钠溶液时发生反应的化学方程式。（3）若将溶液C蒸发至出现大量固体时停止加热，利用余热将溶液蒸干得到晶体，所得晶体仍不是纯净的氯化钠，理由是。14．（1）实验室除去粗盐中难溶性杂质的主要实验步骤有：Ⅰ．溶解；Ⅱ．过滤；Ⅲ.（填操作名称）。上述三个步骤中，用到的可以直接加热的仪器（玻璃棒除外）是，当时停止加热，该仪器在温度较高时取下需在实验桌上。常温下，粗盐溶解的步骤如图1所示，从节约能源和提高产率的角度分析，图1中所需水的最佳体积是mL。（提示：水的密度为1g/mL；常温下，100g氯化钠饱和溶液中含有氯化钠25g）（2）图2为医用葡萄糖氯化钠注射液，取10g上述溶液，所得氯化钠溶液的溶质质量分数是。用量筒取用该溶液时仰视量筒刻度，取用的葡萄糖的量比所需的用量（填“偏小”，“偏大”或“无影响”）。（3）氯化钠溶液在一定条件下能制备84消毒液，其有效氯含量越高消毒效果越好。实验1：20℃，钛电极间距1cm，电压10V，1L氯化钠溶液，通电1小时。实验编号1﹣11﹣21﹣31﹣41﹣51﹣6NaCl溶液浓度1%2%3%4%5%6%有效氯含量/（g/L）3.53.83.943.93.7实验2：1L4%氯化钠溶液，通电1小时。实验编号温度/℃电压/V钛电极间距/cm有效氯含量/（g/L）2﹣1202018.42﹣2302018.02﹣3402017.82﹣420200.58.22﹣520201.58①设计实验2﹣1、2﹣4、2﹣5的目的是。②由实验2可知，请写出一条有效氯含量随影响因素变化的规律是。③能证明电压对有效氯含量有影响的实验是（填实验编号）。15．晾晒海水可得到粗盐，粗盐中除NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4及泥沙等杂质。将粗盐加水溶解，依次加入过量的试剂①、②、③后，过滤，向滤液里加入适量的试剂④，蒸发可得到纯净的氯化钠。实验流程如图所示：（1）依次写出试剂①、②、③、④中溶质的化学式。（2）溶解、过滤、蒸发操作中都会用到一种玻璃仪器，请在图中画出该玻璃仪器。（3）整个提纯流程共发生了六个化学反应，这些化学反应的发生应该满足的条件是什么？。16．我国有较长的海岸线，海洋资源十分丰富。（1）海水晒盐可获得粗盐，在实验室中粗盐经过溶解、过滤、可制得精盐。（2）目前世界上60%的镁是从海水中提取的。其主要步骤如下：①提取Mg的过程中，写一个选用试剂A发生反应的化学方程式，试剂B与Mg（OH）2发生反应的化学方程式为，由无水MgCl2熔融电解制取Mg的过程中，质量减轻了7.1t，则生成了Mg多少t。②分离出Mg（OH）2后的NaCl溶液中还含有CaCl2、Na2SO4等杂质，为了获得NaCl溶液，在分离后的溶液中依次加入过量的BaCl2溶液和Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量盐酸。在此过程中加入过量Na2CO3溶液的目的是。（3）海底矿产资源“可燃冰”，其主要成分是水合甲烷晶体（CH4•nH2O）。若水合甲烷晶体中CH4的质量分数为10%，则水合甲烷晶体的化学式为。五．海水晒盐的原理和过程17．二十一世纪是海洋开发与利用的世纪，海洋化学资源的综合利用将是重点发展领域之一。（1）海水晒盐：将海水引入蒸发池，经日晒蒸发到一定程度时，导入结晶池，继续日晒，海水就会成为食盐的饱和溶液，再晒就会逐渐析出粗盐，剩余的液体称为母液（也称卤水）。海水晒盐是（选填“物理”或“化学”）变化，包含蒸发、等过程。（2）海水制镁：海水晒盐后，以其母液（卤水）和贝壳（主要成分是CaCO3）为原料制镁，其工艺流程如图所示：I、步骤①所加的碱应该是（选填“氢氧化钠”或“石灰乳