物质的检验、推断、分离和提纯教师版

物质的检验、推断、分离和提纯1.(2021嘉兴、舟山,7,3分)现有锌、氧化铜、硫酸钡和石灰石四种固体,为了区分它们,小嘉参照二歧分类检索表制作了一个物质检索表,如下表所示:下列叙述错误的是(D)A.甲表示的是石灰石B.乙表示的是锌C.表中“▲”应该表示为“黑色固体”D.也可根据是否含有氧元素对丙、丁分类解析甲含有多种物质,所以甲是混合物,为石灰石,A正确;乙只含有一种元素,则为锌,B正确;含多种元素的纯净物为氧化铜和硫酸钡,硫酸钡为白色固体,丁代表硫酸钡,那么丙就是氧化铜,它是黑色固体,C正确,D错误。2.(2021绍兴,14,4分)向一定质量的Mg(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物,充分反应后过滤,得到不饱和的滤液和滤渣,将滤渣洗涤、干燥后再称量,得到的固体质量仍为a克。下列分析合理的是(C)①滤渣中可能有铜②向滤渣中加稀盐酸,可能有气泡产生③滤液中一定有Mg(NO3)2、Zn(NO3)2和Fe(NO3)2,可能有Cu(NO3)2④若忽略过滤操作中溶液损失,滤液中溶质的质量一定大于原混合溶液溶质的质量A.①②B.①③C.②③D.②④解析锌和铁都能和Cu(NO3)2发生反应。第一步反应:锌和硝酸铜反应,生成硝酸锌和铜,固体质量减少。第二步反应:铁和硝酸铜反应,生成硝酸亚铁和铜,固体质量增加。反应前后固体质量不变,说明锌全部反应完,铁和硝酸铜是否恰好完全反应无法判断。因此,滤渣中一定有铜,①错误;铁可能剩余,向滤渣中加稀盐酸,可能有气泡产生,②正确;滤液中一定有不反应的Mg(NO3)2、反应生成的Zn(NO3)2和Fe(NO3)2,可能有过量的Cu(NO3)2,③正确;加入a克锌粉和铁粉得到的固体质量仍为a克,反应前后固体质量相等,若忽略过滤操作中溶液损失,滤液中溶质的质量一定等于原混合溶液溶质的质量,④错误。故选C。3.(2021金华,15,3分)稀盐酸和NaOH溶液混合后无明显现象,要证明两者已发生化学反应,下列操作及实验现象(或结果),不能证明反应发生的是(C)A.在混合液中加金属Zn,无气泡产生B.在混合液中加无色酚酞,溶液呈无色C.在混合液中加AgNO3溶液,有白色沉淀D.用pH试纸测混合液的pH,测得pH等于7解析加入锌无气泡产生,证明HCl已经反应完,能证明HCl和NaOH发生了反应,A正确;加入无色酚酞,溶液呈无色,证明NaOH已经反应完,能证明HCl和NaOH发生了反应,B正确;加入硝酸银,产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,不能证明HCl和NaOH发生了反应,因为二者反不反应,溶液中都有氯离子,C错误;用pH试纸测得pH=7,说明溶液中无HCl和NaOH,能证明HCl和NaOH发生了反应,D正确。4.(2020金华,14,3分)通过观察和实验等方法,人们找到物质变化的证据。下列四组研究化学反应快慢的对比实验中,各组所用溶液浓度相同且适宜,所用固体表面积相同,其中现象最不明显的一组是(D)ABCD解析A项,镁比铁活泼,分别与稀盐酸反应,反应快的是镁,反应慢的是铁,现象明显,不符合题意;B项,稀硫酸与大理石的主要成分碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在大理石表面阻止反应继续进行,反应会慢慢停止,碳酸钙与稀盐酸反应不会出现这种现象,现象明显,不符合题意;C项,加入二氧化锰,过氧化氢分解反应速率加快,没有加二氧化锰的过氧化氢分解速率缓慢,现象明显,不符合题意;D项,氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠和水,没有现象,氢氧化钡与稀盐酸反应生成氯化钡和水,没有现象,符合题意。5.(2022金华,25,4分)某混合气体X由CO2、CO、H2O(水蒸气)、H2中的两种或两种以上组成,X气体依次通过如图1装置(假定每步反应均完全),现象分别为A中溶液变浑浊;B中固体变为红色;C中粉末变为蓝色;D中溶液变浑浊。图1完成下列问题:(1)该实验能得出CO气体一定存在的证据是澄清石灰水变浑浊。

图2(2)只要在图1中加装一个图2装置,就能确定原混合气体X中是否含有H2。①写出图2装置中试剂名称:浓硫酸;②该装置连接在图1中哪两个装置之间:A与B之间(用字母表示)。

解析(1)一氧化碳和氧化铜反应生成的二氧化碳使D中的澄清石灰水变浑浊。(2)为了确保干燥气体进入B中,在A和B之间加入题图2的装置,B中氢气和氧化铜反应生成水,C中的无水硫酸铜变成蓝色,可以验证氢气的存在。6.(2021湖州,24,8分)小明在冬天输液时发现护士在输液管上加了一个装置,护士告诉他这是一次性输液加热棒,可以消除药液温度与体温的差异。加热棒里的成分到底是什么呢?科学研究小组通过上网查阅资料发现:一次性输液加热棒内的主要成分是还原性铁粉、炭粉和氯化钠等物质。该加热棒内是否真的含有这几种物质呢?科学研究小组设计了如下实验:(1)探究加热棒内是否含有氯化钠①将加热棒内的物质放入烧杯中,加入足量的水充分溶解、过滤,得到滤渣和滤液。②取适量滤液于试管中,滴加适量的硝酸钡溶液和稀硝酸,无明显现象,滴加适量的硝酸银溶液,出现白色沉淀(填写正确的实验操作及现象),证明滤液中含有Cl-。

(2)探究加热棒内是否含有铁粉小明用磁铁靠近滤渣,发现部分黑色粉末被吸引。但被吸引的黑色物质也有可能是四氧化三铁。小明通过如图装置探究黑色物质是否含有四氧化三铁,该物质鉴定的原理:Fe3O4+4H23Fe+4H2O当观察到无水硫酸铜粉末不变蓝这一现象时,排除了四氧化三铁存在的可能性。

小英同学认为这还不能确定铁粉的存在,因为除了四氧化三铁外,钴粉、镍粉也是能被磁铁吸引的黑色粉末。研究小组的同学在查阅资料的基础上,进行实验:取适量被吸引的黑色物质于试管中,加入足量的稀盐酸,充分反应后,向试管中加入足量的过氧化氢溶液(能将Fe2+转化为Fe3+),然后滴加硫氰化钾溶液。溶液变为血红色,证明溶液中有Fe3+,得出加热棒中含有铁粉这一结论。(3)探究加热棒内是否含有炭粉点燃不能被吸引的黑色粉末,并将产生的气体通入足量澄清石灰水,石灰水变浑浊,得出加热棒内含有炭粉这一结论。请写出此操作过程中确认炭粉存在的化学方程式:C+O2CO2、Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。

综合上述实验,小明验证了加热棒内的主要成分。加热棒为什么能够起到加热作用呢?小明还将进一步探究。解析(2)氢气还原四氧化三铁会产生水,无水硫酸铜(遇水变成蓝色)用于检验水。(3)能使澄清石灰水变浑浊的物质是二氧化碳,二氧化碳是由黑色物质燃烧生成的,所以能确定该物质中含有炭粉。7.(2020湖州,26,6分)小明在实验室做镁条和稀盐酸反应的实验时,发现试管中产生大量气体、试管壁发烫。放置较长时间后,试管底部有沉淀生成。针对这一现象,小明进行了探究:(1)小明最初认为试管底部的沉淀可能是镁与稀盐酸反应生成的大量MgCl2不能完全溶于水所致。但随后小明通过实验证实了沉淀不是MgCl2。你认为小明的实验操作是取少量沉淀于试管中,加入水。

(2)小明查阅资料知道镁与水在加热条件下能生成氢氧化镁(难溶性物质)和氢气。于是他进行了实验验证:将去除氧化膜的镁条和水放在试管中加热,发现镁条表面有少量气泡生成。停止加热后,却始终没有观察到沉淀。请对“没有观察到沉淀”这一结果作出合理的解释:镁和水反应生成的氢氧化镁覆盖在镁条表面,阻止了反应的进行。

(3)镁与水反应没有观察到沉淀,而镁与稀盐酸混合却有沉淀。小明经过思考,认为沉淀的产生与氯离子有关。后来查阅资料得知,沉淀的主要成分是一种可溶于稀硝酸,并生成氯化镁、硝酸镁和水的碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]。请你设计实验验证沉淀中含有氯元素。取沉淀洗涤干净后,加入稀硝酸溶解,再加入硝酸银,若有白色沉淀则证明沉淀中含有氯元素。

解析(1)氯化镁为可溶性盐,因此可以取沉淀于试管中,加足量水,观察沉淀是否溶解,判断是否为氯化镁;(2)根据题目信息可知,镁与水在加热条件下会生成氢氧化镁和氢气,氢氧化镁难溶于水,因此会覆盖在镁条表面,阻止镁与水接触,反应无法继续进行;(3)碱式氯化镁可与稀硝酸反应生成硝酸镁、氯化镁和水,氯化镁与硝酸银反应可生成硝酸镁和氯化银沉淀,氯化银不溶于稀硝酸,利用此性质验证氯元素的存在。8.(2022绍兴,31,9分)举重前运动员常常会抓一把“镁粉”在手里搓,以起到防滑效果。某种“镁粉”中只含有MgO、Mg(OH)2、MgCO3中的一种或几种固体。某兴趣小组对其成分展开了探究:分别取4.2克MgO、Mg(OH)2、MgCO3和“镁粉”置于烧杯中,逐滴加入相同溶质质量分数的稀盐酸直至粉末恰好消失。四种固体消耗稀盐酸的质量如表所示,且烧杯③和烧杯④中产生了大量气泡。请结合实验现象和数据回答问题。物质MgOMg(OH)2MgCO3“镁粉”消耗稀盐酸的质量/克121.8m58.061.9(1)烧杯③中产生的气体是CO2。

(2)“镁粉”中不只含有MgCO3一种物质,理由是相同质量的“镁粉”和MgCO3消耗稀盐酸的质量不同。

(3)表格中m的值为多少?(请写出计算过程)(4)为确定“镁粉”的具体成分,兴趣小组补充了如下实验:取“镁粉”和MgCO3各4.2克,加入足量稀盐酸,生成相同条件下的气体体积分别为952毫升和1120毫升。由此可知该种“镁粉”的成分是MgCO3和Mg(OH)2。

答案(3)解:设与MgCO3反应的HCl的质量为x,与Mg(OH)2反应的HCl的质量为y。MgCO3+2HClMgCl2+CO2↑+H2O84734.2克x844.2克=73xx=3Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O58734.2克y584.2克=73yy≈5HCl%=3.65克58克×100%≈6.29m=5.286÷6.29%≈84答:表中m的值为84。解析(2)等质量的“镁粉”和碳酸镁消耗的稀盐酸质量不同,说明“镁粉”是含有碳酸镁的混合物。(4)4.2克碳酸镁产生气体的体积为1120毫升,而“镁粉”产生气体的体积为952毫升,设“镁粉”中含有碳酸镁的质量为x,根据比例关系4.2克1120毫升=x952毫升,x=3.57克,则其他物质的质量为4.2克-3.57克=0.63克,4.2克MgCO3消耗58.0克稀盐酸,则3.57克MgCO3消耗稀盐酸的质量为58.0克×3.57克4.2克=49.3克,则其他物质消耗稀盐酸的质量为(61.9-49.3)克=12.6克,假设其他物质只是MgO,0.63克MgO消耗稀盐酸的质量为121.8克×0.63克4.2克=18.27克>12.6克,假设其他物质只是Mg(OH)2,由(3)中计算可知,4.2克Mg(OH)2消耗84克稀盐酸,则0.63克Mg(OH)2,消耗稀盐酸的质量为84克×0.63克4.2克=129.(2019杭州,19,3分)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(D)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