專題01 物質(zhì)的分離與提純（原卷版）

專題01物質(zhì)的分離與提純【解題技巧】混合物的分離：（1）可溶性與難溶性物質(zhì)的混合物——常用溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)三步操作加以分離，分別得到純凈物。如：粗鹽的提純；BaSO4和Na2SO4的混合物。（2）兩種物質(zhì)均溶于水，但兩種物質(zhì)的溶解度一種隨溫度變化大，另一種變化不大時(shí)，可考慮——結(jié)晶法。即冷卻熱飽和溶液的方法加以分離。如：NaCl和KNO3的混合物。（3）兩種物質(zhì)均溶于水時(shí)，可考慮用化學(xué)方法分離。如BaCl2和NaCl的混合物?？蓪⒒旌衔锵热苡谒?，加入適量Na2CO3溶液，得到BaCO3和NaCl溶液。BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl。將沉淀過(guò)濾出，洗凈后在沉淀中加入適量鹽酸溶液，又得到BaCl2溶液，CO2逸出。BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑。最后分別將NaCl溶液和BaCl2溶液蒸發(fā)，分別得到純凈的NaCl固體和BaCl2固體。除雜題：解答除雜質(zhì)一類的題目時(shí)，要注意三原則；三要領(lǐng)；五種常用的方法。三原則：①不引入新雜質(zhì)；②不減少被提純物質(zhì)的質(zhì)量；③雜質(zhì)便于分離。三要領(lǐng)：①根據(jù)物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的差異；②確定除雜質(zhì)方法；③選擇適宜試劑。除雜質(zhì)思路分析方法：（1）沉淀法：加入一種試劑將被除去的雜質(zhì)變?yōu)槌恋?，再用過(guò)濾法除去。（2）化氣法：加熱或加入一種試劑將雜質(zhì)變?yōu)闅怏w逸出。（3）置換法：利用置換反應(yīng)的原理將雜質(zhì)除去。（4）轉(zhuǎn)純法：將被除去的雜質(zhì)變?yōu)樘峒兊奈镔|(zhì)。（5）吸收法：常用于氣體的提純。在掌握了以上除雜質(zhì)的原則、要領(lǐng)、方法后，解答題目時(shí)要審清題目要求，分析理順?biāo)悸非遗c題目要求吻合，才能準(zhǔn)確解題?！纠}精析】一．物質(zhì)除雜或凈化的探究1．根據(jù)不同物質(zhì)的性質(zhì)，提純物質(zhì)的方法可以由多種．下面呈現(xiàn)的是化學(xué)課堂上“物質(zhì)提純”的小組競(jìng)賽場(chǎng)景．（1）甲組抽到的題目是“從30gNaCl和2gKNO3的混合物種提純NaCl”．同學(xué)們經(jīng)研究認(rèn)為依據(jù)兩物質(zhì)的溶解度曲線，可采用如下物理方法來(lái)提純．上述兩固體（填“能”或“不能”）全部溶解，操作m的名稱是，蒸發(fā)結(jié)晶后得到NaCl的質(zhì)量30g（填“大于”、“小于”或“等于”）．甲組一位同學(xué)問(wèn)道：“能否用降溫結(jié)晶的方法從上述溶液a中析出KNO3，從而達(dá)到分離的目的？”請(qǐng)你判斷此方法是否可行，并說(shuō)出理由．（2）乙組抽到的題目是“從NaCl和Na2CO3的混合物中提純NaCl”．同學(xué)們經(jīng)過(guò)討論認(rèn)為利用兩物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的差異，可采用如下化學(xué)方法來(lái)提純．如圖3中X的化學(xué)式為．由于BaCl2溶液的用量不易控制，會(huì)使溶液b的溶質(zhì)有多種情況，導(dǎo)致蒸發(fā)后得到的固體可能不純．（3）同學(xué)們對(duì)乙組方案中溶液b的溶質(zhì)成分進(jìn)行探究．【作出猜想】猜想一：NaCl、BaCl2猜想二：NaCl猜想三：．【設(shè)計(jì)方案】經(jīng)討論，大家認(rèn)為只用一種試劑就能作出判斷．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論取少量溶液b于試管中，向其中加入若看到猜想一正確若無(wú)明顯現(xiàn)象猜想二正確若看到冒出氣泡猜想三正確各組依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了反應(yīng)后溶質(zhì)的確有三種情況．（4）同學(xué)們對(duì)甲、乙兩組提純方法的效果進(jìn)行了研討．【反思評(píng)價(jià)】大家認(rèn)為用物理方法和化學(xué)方法都可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的提純．用化學(xué)方法提純還要考慮到反應(yīng)物用量對(duì)提純效果的影響．【拓展提升】老師說(shuō)：“合理選擇試劑，用化學(xué)方法可以從NaCl和Na2CO3的混合物中提純NaCl，方法是向混合物中加入過(guò)量的，充分反應(yīng)后，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶就能得到NaCl．”2．為了將混有硫酸鉀、氯化鈣、碳酸氫銨的氯化鉀提純，并制得純凈的氯化鉀溶液，小剛同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示（已知碳酸氫銨不穩(wěn)定，受熱易分解生成氨氣、二氧化碳和水）：請(qǐng)根據(jù)以上流程圖中的信息，回答下列問(wèn)題：（1）步驟①中除去碳酸氫銨的方法是。（2）操作③（選填“能”或“不能”）改用Ba（NO3）2溶液，理由是。（3）步驟④中加入過(guò)量碳酸鉀溶液的目的是除盡。（4）小剛同學(xué)仔細(xì)研究了實(shí)驗(yàn)流程，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的方案還有一個(gè)不嚴(yán)密的地方，請(qǐng)你幫他進(jìn)行改進(jìn)：。3．有一包由KCl、MgSO4和CaCl2組成的固體混合物，為了除去其中的MgSO4和CaCl2得到純凈的KCl，設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)方案：（1）濾渣Ⅰ的成分有哪些？（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明濾液Ⅱ中除KCl外的其他溶質(zhì)。（寫出實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象和結(jié)論）（3）最后所得KCl的質(zhì)量大于原固體中KCl的質(zhì)量，寫出一個(gè)可使KCl質(zhì)量增加的化學(xué)方程式。4．某氯化鈉樣品中混有少量氯化鋇，小麗同學(xué)為了除去氯化鈉中混有的氯化鋇，她進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你與她一道完成。（1）取少量該混合物樣品于燒杯中，然后向燒杯中加入足量的水，為了加速溶解，使樣品溶解形成溶液，她可采取的簡(jiǎn)潔方法是。（2）取少量溶液于試管中，向其中滴入少量無(wú)色某溶液，產(chǎn)生白色沉淀，她由此推斷加入的無(wú)色溶液為硫酸鈉溶液，發(fā)生的化學(xué)方程式為，若你對(duì)她的推斷有異議，請(qǐng)你表達(dá)提出異議的原因是（用化學(xué)方程式作答）。（3）為了探究所加溶液為何種溶液，請(qǐng)你設(shè)計(jì)完成相應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論5．實(shí)驗(yàn)室中有一包由KCl、MgSO4和CaCl2組成的固體混合物，某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為了除去其中的MgSO4和CaCl2，得到純凈的KCl，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案：（已知：KCl的溶解度受溫度的影響不大）請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：（1）該實(shí)驗(yàn)方案中操作2的名稱是。（2）濾渣Ⅰ含有的物質(zhì)是（寫化學(xué)式）。（3）該實(shí)驗(yàn)中鹽酸的作用是。二．混合物的分離方法6．普通鋅錳電池由鋅、碳棒和黑然糊狀五物組成，其中黑色糊狀物的主要成分是淀粉、氯化銨、氯化鋅和二氧化錳等．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下流程，變廢為寶．（1）“溶解”操作中，為提高溶解速率，可采取的措施是等；“操作I”的名稱是．請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作用到的一種儀器名稱．（2）廢舊電池處理后得到的碳棒，具有導(dǎo)電性，還有等（填一種即可）化學(xué)性質(zhì)，請(qǐng)寫出具有這種性質(zhì)的一個(gè)反應(yīng)方程式：．（3）黑色濾渣中的二氧化錳與濃鹽酸共熱可制氯氣（Cl2）．同時(shí)生成氯化錳（MnCl2）和一種化合物，反應(yīng)的化學(xué)方程式表示如下：MnO2+4HCl（濃）加熱ˉMnCl2+Cl2+27．某興趣小組用圖所示流程制取氧氣，并回收提純氯化鉀和二氧化錳?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）寫出步驟Ⅰ反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）在回收提純的過(guò)程中需要控制水的用量，原因有（填標(biāo)號(hào)）。A、提高實(shí)驗(yàn)效率B、保證固體1全部溶解C、節(jié)約能源（3）步驟Ⅱ中的操作m應(yīng)選擇圖2中（填“甲”或“乙”）裝置，該操作中玻璃棒的作用是。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱得回收到的氯化鉀的質(zhì)量比理論值小，可能的原因有（寫一點(diǎn)）。三．實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量8．我國(guó)古代將爐甘石（ZnCO3）、赤銅（Cu2O）和木炭粉混合后加熱到約800℃，可以得到一種外觀似金子的鋅和銅的合金。某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室按古代方法將爐甘石、赤銅和木炭粉混合加熱一段時(shí)間，得到固體混合物A?；瘜W(xué)小組對(duì)固體A的成分進(jìn)行了下列探究?！举Y料】（Ⅰ）ZnCO3△ˉZnO+CO2↑；ZnO+H2SO4═ZnSO4+H2（Ⅱ）Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O（Ⅲ）木炭粉不溶于稀硫酸步驟（一）：取適量的固體A于燒杯中，加入過(guò)量稀硫酸，充分反應(yīng)后過(guò)濾，得到濾渣B和藍(lán)色溶液C，同時(shí)生成了一種氣體，將該氣體通入澄清石灰水無(wú)明顯現(xiàn)象。步驟（二）：在濾渣B中加入過(guò)量硝酸銀溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，得到銀和藍(lán)色溶液D。（1）ZnCO3+H2SO4═ZnSO4+X+CO2↑，則X的化學(xué)式為。（2）固體A中一定含有的物質(zhì)是。濾渣B的成分是。（3）若向溶液C中加入過(guò)量的鋅片，充分反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中可觀察到的現(xiàn)象是；反應(yīng)后所得溶液中的溶質(zhì)是。9．實(shí)驗(yàn)室有一瓶敞口放置的氫氧化鈉固體樣品，為探究樣品中的成分，小科進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（1）操作①是加水充分溶解，操作②的名稱是。（2）沉淀B的化學(xué)式是。（3）小科根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)為樣品中一定含有氫氧化鈉，請(qǐng)你評(píng)價(jià)小科的判斷是否正確，并說(shuō)明理由。10．某班化學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行酸堿鹽的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。第一組學(xué)生進(jìn)行CuSO4、NaOH溶液的反應(yīng)，觀察到的現(xiàn)象是。第二組學(xué)生進(jìn)行BaCl2、Na2CO3溶液的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。【實(shí)驗(yàn)三】廢液再探究【實(shí)驗(yàn)二】結(jié)束后，兩組同學(xué)將全部的廢液集中倒進(jìn)一個(gè)廢液缸中。興趣小組同學(xué)對(duì)廢液進(jìn)行過(guò)濾，得到無(wú)色濾液?！咎岢鰡?wèn)題】濾液中含有什么溶質(zhì)？【做出猜想】濾液中一定含有，還可能含有BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na2SO4中的一種或幾種。【實(shí)驗(yàn)探究】（1）取少量濾液加入試管中，滴加酚酞溶液，溶液顯紅色。（2）繼續(xù)加入足量的稀硫酸，溶液變成無(wú)色，無(wú)氣泡和沉淀產(chǎn)生，則濾液中一定沒(méi)有。根據(jù)實(shí)驗(yàn)（1）和（2）判斷濾液中一定含有。11．某種干燥劑含有氧化鈣、氫氧化鈉和氯化鈣中的兩種物質(zhì)。為探究其組成，化學(xué)興趣小組取一定質(zhì)量的干燥劑樣品做了如下實(shí)驗(yàn)。[查閱資料]稀硝酸（HNO3）具有酸的通性。[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]流程如圖：[實(shí)驗(yàn)分析]（1）干燥劑樣品加入水后所得的溶液顯（填“中性”或“酸性”或“堿性”）。（2）生成氣體B的反應(yīng)的化學(xué)方程式是。[結(jié)論與反思]（3）若C處無(wú)沉淀，則該干燥劑的成分為（寫化學(xué)式）。（4）若C處有白色沉淀生成，且沉淀質(zhì)量為2.87g，則干燥劑的成分為（寫化學(xué)式）。寫出C處生成白色沉淀的化學(xué)方程式。（5）該實(shí)驗(yàn)中，過(guò)量稀硝酸不能用過(guò)量的稀鹽酸代替的原因是。四．氯化鈉與粗鹽提純12．20℃時(shí)，NaCl的溶解度為36g，現(xiàn)有100gNaCl飽和溶液中混有NaOH，Na2SO4，Na2CO3的二種或者三種，已知硫酸鈉溶液為中性，某興趣小組欲提純得到氯化鈉溶液，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度不變）：下列說(shuō)法中不正確的是（）A．操作1和操作2均為過(guò)濾 B．加入一定量Y溶液的目的是除去過(guò)量的X C．溶液C含有的氯化鈉質(zhì)量與原100g溶液中氯化鈉質(zhì)量相等 D．原溶液與溶液B均為堿性溶液13．某種粗鹽水中有少量含SO42﹣、K+的雜質(zhì)，小金用這種粗鹽水經(jīng)過(guò)下列實(shí)驗(yàn)流程制取純凈氯化鈉晶體。（1）固體A是。（填化學(xué)式）（2）加碳酸鈉溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）若將溶液C蒸發(fā)至出現(xiàn)大量固體時(shí)停止加熱，利用余熱將溶液蒸干得到晶體，所得晶體仍不是純凈的氯化鈉，理由是。14．（1）實(shí)驗(yàn)室除去粗鹽中難溶性雜質(zhì)的主要實(shí)驗(yàn)步驟有：Ⅰ．溶解；Ⅱ．過(guò)濾；Ⅲ.（填操作名稱）。上述三個(gè)步驟中，用到的可以直接加熱的儀器（玻璃棒除外）是，當(dāng)時(shí)停止加熱，該儀器在溫度較高時(shí)取下需在實(shí)驗(yàn)桌上。常溫下，粗鹽溶解的步驟如圖1所示，從節(jié)約能源和提高產(chǎn)率的角度分析，圖1中所需水的最佳體積是mL。（提示：水的密度為1g/mL；常溫下，100g氯化鈉飽和溶液中含有氯化鈉25g）（2）圖2為醫(yī)用葡萄糖氯化鈉注射液，取10g上述溶液，所得氯化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是。用量筒取用該溶液時(shí)仰視量筒刻度，取用的葡萄糖的量比所需的用量（填“偏小”，“偏大”或“無(wú)影響”）。（3）氯化鈉溶液在一定條件下能制備84消毒液，其有效氯含量越高消毒效果越好。實(shí)驗(yàn)1：20℃，鈦電極間距1cm，電壓10V，1L氯化鈉溶液，通電1小時(shí)。實(shí)驗(yàn)編號(hào)1﹣11﹣21﹣31﹣41﹣51﹣6NaCl溶液濃度1%2%3%4%5%6%有效氯含量/（g/L）3.53.83.943.93.7實(shí)驗(yàn)2：1L4%氯化鈉溶液，通電1小時(shí)。實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/℃電壓/V鈦電極間距/cm有效氯含量/（g/L）2﹣1202018.42﹣2302018.02﹣3402017.82﹣420200.58.22﹣520201.58①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2﹣1、2﹣4、2﹣5的目的是。②由實(shí)驗(yàn)2可知，請(qǐng)寫出一條有效氯含量隨影響因素變化的規(guī)律是。③能證明電壓對(duì)有效氯含量有影響的實(shí)驗(yàn)是（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）。15．晾曬海水可得到粗鹽，粗鹽中除NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4及泥沙等雜質(zhì)。將粗鹽加水溶解，依次加入過(guò)量的試劑①、②、③后，過(guò)濾，向?yàn)V液里加入適量的試劑④，蒸發(fā)可得到純凈的氯化鈉。實(shí)驗(yàn)流程如圖所示：（1）依次寫出試劑①、②、③、④中溶質(zhì)的化學(xué)式。（2）溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)操作中都會(huì)用到一種玻璃儀器，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出該玻璃儀器。（3）整個(gè)提純流程共發(fā)生了六個(gè)化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生應(yīng)該滿足的條件是什么？。16．我國(guó)有較長(zhǎng)的海岸線，海洋資源十分豐富。（1）海水曬鹽可獲得粗鹽，在實(shí)驗(yàn)室中粗鹽經(jīng)過(guò)溶解、過(guò)濾、可制得精鹽。（2）目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。其主要步驟如下：①提取Mg的過(guò)程中，寫一個(gè)選用試劑A發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，試劑B與Mg（OH）2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，由無(wú)水MgCl2熔融電解制取Mg的過(guò)程中，質(zhì)量減輕了7.1t，則生成了Mg多少t。②分離出Mg（OH）2后的NaCl溶液中還含有CaCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，為了獲得NaCl溶液，在分離后的溶液中依次加入過(guò)量的BaCl2溶液和Na2CO3溶液，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入適量鹽酸。在此過(guò)程中加入過(guò)量Na2CO3溶液的目的是。（3）海底礦產(chǎn)資源“可燃冰”，其主要成分是水合甲烷晶體（CH4?nH2O）。若水合甲烷晶體中CH4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，則水合甲烷晶體的化學(xué)式為。五．海水曬鹽的原理和過(guò)程17．二十一世紀(jì)是海洋開(kāi)發(fā)與利用的世紀(jì)，海洋化學(xué)資源的綜合利用將是重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。（1）海水曬鹽：將海水引入蒸發(fā)池，經(jīng)日曬蒸發(fā)到一定程度時(shí)，導(dǎo)入結(jié)晶池，繼續(xù)日曬，海水就會(huì)成為食鹽的飽和溶液，再曬就會(huì)逐漸析出粗鹽，剩余的液體稱為母液（也稱鹵水）。海水曬鹽是（選填“物理”或“化學(xué)”）變化，包含蒸發(fā)、等過(guò)程。（2）海水制鎂：海水曬鹽后，以其母液（鹵水）和貝殼（主要成分是CaCO3）為原料制鎂，其工藝流程如圖所示：I、步驟①所加的堿應(yīng)該是（選填“氫氧化鈉”或“石灰乳