2018届高考化学大一轮复习课时提升作业：化学实验基础10.2（带答案和解释）

 课时提升作业 三十七　
物质的检验、分离和提纯
(45分钟　100分)
一、选择题(本题包括9小题，每题7分，共63分)
1.在海带提碘的过程中，不使用玻璃棒的操作是(　　)
A.在坩埚中灼烧海带生成海带灰
B.在海带灰中加入热水溶解
C.过滤得到含有碘离子的溶液
D.蒸馏碘的四氯化碳溶液得到固体碘
【解析】选D。海带灼烧过程中要用玻璃棒搅拌，使海带能够均匀灼烧成灰；溶解过程中用玻璃棒搅拌以加速溶解；过滤时用玻璃棒引流，只有蒸馏过程不用玻璃棒，D正确。
2.(2017•合肥模拟)只用一种试剂可区别Na2SO4、MgCl2、FeCl2、Al2(SO4)3、(NH4)2SO4五种溶液，这种试剂是(　　)
A.NaOH　　　　　　　　 B.H2SO4
C.Ba(OH)2      D.AgNO3
【解析】选A。NaOH溶液与Na2SO4溶液混合，无明显现象，与MgCl2溶液混合，反应产生白色沉淀；与FeCl2溶液混合产生白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；与Al2(SO4)3溶液混合，产生白色沉淀，碱过量时沉淀溶解，变为可溶性的溶液；与(NH4)2SO4溶液混合，稍加热产生有刺激性气味的气体，反应现象各不相同，可以鉴别，A正确。
【加固训练】
下列实验方法合理的是(　　)
A.可用水鉴别己烷、四氯化碳、乙醇三种无色液体
B.油脂皂化后可用渗析的方法使高级脂肪酸钠和甘油充分分离
C.可用澄清石灰水鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.可用NaOH溶液鉴别四种无色溶液：MgI2、AgNO3、Na2CO3、NaAlO2
【解析】选A。A中三种物质和水混合后，己烷在水的上层，四氯化碳在水的下层，乙醇不分层，所以可以用水鉴别三者，故A项正确；油脂皂化后应先盐析后过滤的方法，使高级脂肪酸钠和甘油分离，所以B错误；Na2CO3和NaHCO3都与Ca(OH)2反应产生CaCO3沉淀，无法鉴别，故C项错误；MgI2与NaOH溶液可生成白色Mg(OH)2沉淀，AgNO3溶液可与NaOH溶液生成褐色Ag2O沉淀，Na2CO3、NaAlO2与NaOH均不反应，无法鉴别，所以D错误。
3.(2016•北京高考)在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下：
 对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯
沸点/℃ 138 144 139 80
熔点/℃ 13 -25 -47 6
下列说法不正确的是(　　)
A.该反应属于取代反应
B.甲苯的沸点高于144℃
C.用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D.从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
【解析】选B。从甲苯和二甲苯的结构看，甲苯生成二甲苯的反应是取代反应，A选项正确；144℃是邻二甲苯的沸点，甲苯的相对分子质量比二甲苯的小，故甲苯的沸点低于144℃，B选项错误；在所有的物质中苯的沸点最低，C选项正确；二甲苯的熔点不同，但常温下都是液体，故可以通过控制温度，使它们分别结晶出来，D选项正确。
【加固训练】
(2017•邢台模拟)为达到下列实验目的，所采用的方法正确的是(　　)
A.分离饱和食盐水和沙子的混合物——过滤
B.分离水和汽油的混合物——蒸馏
C.从硝酸钾和氯化钾混合液中获取硝酸钾——蒸发
D.从溴水中提取溴——分液
【解析】选A。沙子不溶于水，食盐溶于水，则利用过滤法可分离，故A正确；水和汽油的混合物分层，则利用分液法可分离，故B错误；硝酸钾、KCl的溶解度受温度影响不同，若蒸发均从溶液中析出，应利用结晶法分离，故C错误；溴易溶于有机溶剂，不易溶于水，应利用萃取法从溴水中提取溴，故D错误。
4.(2017•衡阳模拟)正丁醛经催化加氢可制备1-丁醇。为提纯含少量正丁醛杂质的1-丁醇，现设计如下路线：
 
已知：①正丁醛与饱和NaHSO3溶液反应可生成沉淀；②乙醚的沸点是34℃，难溶于水，与1-丁醇互溶；③1-丁醇的沸点是118℃。则操作1～4分别是(　　)
A.萃取、过滤、蒸馏、蒸馏
B.过滤、分液、蒸馏、萃取
C.过滤、蒸馏、过滤、蒸馏
D.过滤、分液、过滤、蒸馏
【解析】选D。由提纯含少量正丁醛杂质的1-丁醇的流程可知，粗品中加饱和NaHSO3溶液与正丁醛反应生成沉淀，不溶性物质与液体分离，则操作1为过滤；对滤液萃取后分液得到乙醚和1-丁醇，操作2为分液；有机层中加固体干燥剂，除去水，操作3为过滤，最后对乙醚和1-丁醇的混合物，利用沸点不同进行蒸馏，则操作4为蒸馏，故选D。
5.下列有关离子(或物质)的检验及结论正确的是(　　)
A.向某溶液中加入淀粉，溶液变蓝色，则溶液中含有I-
B.向无色溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，则溶液中含有S
C.利用蛋白质的颜色反应可以鉴别所有的蛋白质
D.用洁净的铂丝蘸取少量溶液在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色，则溶液中含有Na+
【解析】选D。淀粉遇碘变蓝色，但与碘离子不反应，故A错误；可能生成AgCl沉淀，检验硫酸根离子，应先加入盐酸，如无现象，再加入氯化钡检验，故B错误；只有含有苯环的蛋白质可发生颜色反应，故C错误；钠的焰色反应为黄色，操作符合要求，故D正确。
【易错提醒】离子推断常见的两大思维方向
(1)考虑全面：如加BaCl2溶液生成沉淀，且不溶于稀硝酸，则沉淀可能是AgCl或BaSO4。能使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2、SO2等。
(2)考虑干扰因素：如加入AgNO3溶液后出现黑色沉淀，不能认为溶液中无Cl-，因为S2-与Ag+生成的黑色沉淀可以掩盖白色的AgCl沉淀。
6.(2017•武汉模拟)下列除杂所选用的试剂及操作方法均正确的一组是(括号内为杂质)(　　)
世纪金榜导学号30682422
选项 待提纯的物质 除杂的试剂 操作方法
A NO2(NO) O2 收集气体
B CO2(HCl) 饱和Na2CO3溶液 洗气
C FeCl2溶液(FeCl3) 足量铁粉 过滤
D KCl溶液(MgCl2) NaOH溶液 过滤
【解析】选C。NO极易和氧气反应生成NO2，但氧气过量会引进新的杂质，且氧气的量不易控制，故A错误；CO2、HCl都能和饱和Na2CO3溶液反应，应该选取饱和的碳酸氢钠溶液作除杂试剂，故B错误；铁粉和FeCl3反应生成FeCl2且不引进新的杂质，然后采用过滤方法分离即可实现目的，故C正确；NaOH能除去镁离子，但引进新的杂质NaCl，应该选取适量的KOH作除杂试剂，故D错误。
【加固训练】
(2017•长沙模拟)下列有关有机物分离提纯或除杂的方法错误的是(　　)
A.溴苯中混有溴，加NaOH溶液洗涤、静置、分液
B.除去乙醇中的水，加入足量生石灰蒸馏
C.除去淀粉溶液中的少量NaCl，可用渗析的方法
D.乙烯中混有SO2，将其通过盛有酸性KMnO4溶液的洗气瓶，再干燥
【解析】选D。溴苯不与NaOH反应，溴可以和NaOH反应，同时溴苯不溶于水，可以采用分液的方法分离，A项正确；水与生石灰反应生成Ca(OH)2，然后采用蒸馏方法，蒸出乙醇，B项正确；淀粉的分子直径较大，淀粉溶液属于胶体，可用渗析的方法除去其中的NaCl，C项正确；乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成CO2，D项错误。
7.下列实验中根据现象得出的结论错误的是
世纪金榜导学号30682423(　　)
选项 实验 现象 结论
A 向NaAlO2溶液中持续通入气体X 先出现白色沉淀，最终沉淀又溶解 X可能是CO2气体
B 向某溶液中加入Cu和浓硫酸 试管口有红棕色气体产生 原溶液可能含有N

C 某溶液中加入浓NaOH溶液加热 出现气泡，试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝色 原溶液中含有N

D 向澄清石灰水中持续通入气体Y 先出现沉淀，后沉淀溶解 Y可能是CO2
【解析】选A。氢氧化铝不能溶解在弱酸碳酸中，若X是CO2气体，观察到出现白色沉淀，且沉淀不溶解，A错误。
【加固训练】
(2017•漳州模拟)某混合气体可能含有H2、CO、CO2、HCl、NH3和水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通过：①少量澄清石灰水(无浑浊现象)；②氢氧化钡溶液(有浑浊现象)；③浓硫酸(无明显现象)；④灼热氧化铜(变红)；⑤无水硫酸铜(变蓝)(假设每一次吸收均完全)。对该混合气体成分判断正确的是
(　　)
A.一定没有CO2，肯定有H2
B.一定有CO、CO2和水蒸气
C.可能有CO2、NH3和水蒸气
D.一定有H2、CO2和HCl
【解析】选D。由②可知，混合气体中一定有CO2，结合①知，一定有HCl，则一定无NH3，由④⑤知一定有H2，而无法判定是否一定有CO和水蒸气。
8.(2016•甲卷)某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为(　　)
世纪金榜导学号30682424
A.NaHCO3、Al(OH)3    B.AgCl、NaHCO3
C.Na2SO3、BaCO3     D.Na2CO3、CuSO4
【解析】选C。NaHCO3、Al(OH)3中加入足量稀硫酸有气泡产生，生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水，最终无固体存在，A项错误；AgCl不溶于酸，加入稀盐酸后，固体不能全部溶解，B项错误；亚硫酸钠和碳酸钡加入足量水后，碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解，加入稀盐酸，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水，固体全部溶解；将样品加入足量稀硫酸，稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水，符合题意，C项正确；Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸，振荡后无固体存在，D项错误。
【加固训练】
下列鉴别方法可行的是(　　)
A.用氨水鉴别Al3+、Mg2+和Ag+
B.用Ba(NO3)2溶液鉴别Cl-、S 和C
C.用水鉴别苯和四氯化碳
D.用酸性KMnO4溶液鉴别CH3CH CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO
【解析】选C。Al3+和Mg2+与氨水反应都生成白色沉淀，且都不溶于氨水，无法鉴别，故A错误；S 和C 与Ba(NO3)2反应都生成白色沉淀，无法鉴别，故B错误；苯和四氯化碳均不溶于水，苯的密度小于水浮在上层；四氯化碳密度大于水沉在底部，可用水鉴别，C正确；碳碳双键、羟基、醛基都能被酸性KMnO4溶液氧化，因此两种物质都能使酸性KMnO4溶液褪色，故无法鉴别，D错误。
9.(能力挑战题)(2017•长沙模拟)某固体粉末甲中可能含有K2CO3、KNO3、K2SO3、Na2SO4、FeO、Fe2O3中的若干种，某同学为确定该固体粉末的成分，取甲进行连续实验，实验过程及现象如下：
 
该同学得出的结论正确的是(　　)
世纪金榜导学号30682425
A.根据现象1可推出该固体粉末中含有钠元素，但不含有钾元素
B.根据现象2可推出该固体粉末中可能含KNO3
C.根据现象3可推出该固体粉末中一定含有Na2SO4
D.根据现象4和现象5可推出该固体粉末中一定含有FeO和Fe2O3
【解析】选D。钠的焰色反应为黄色，故一定含钠元素，观察钾的焰色反应必须透过蓝色钴玻璃，避免钠的干扰，故无法确定是否含钾元素，故A错误；红棕色气体为NO2，则原混合物中一定含有硝酸钾，故B错误；K2SO3在酸性条件下与KNO3发生氧化还原反应生成S ，加入氯化钡生成硫酸钡沉淀，则不一定含硫酸钠，一定含有K2SO3，故C错误；溶液B加KSCN溶液呈红色，说明含有Fe3+，加铁氰化钾显蓝色，证明含亚铁离子，所以该固体粉末中含有FeO和Fe2O3，故D正确。
【加固训练】
(2017•九江模拟)某无色溶液中可能含有Na+、K+、N 、Mg2+、Cu2+、S 、S 、Cl-、Br-、C 中的若干种，离子浓度都为0.1 mol•L-1。往该溶液中加入过量的BaCl2和盐酸的混合溶液，无白色沉淀生成。某同学另取少量原溶液，设计并完成如下实验：
 
则关于原溶液的判断正确的是(　　)
A.若步骤中Ba(NO3)2和HNO3溶液改用BaCl2和盐酸的混合溶液，则对溶液中离子的判断无影响
B.无法确定原溶液中是否存在Cl-
C.肯定存在的离子是S 、Br-，是否存在Na+、K+需要通过焰色反应来确定
D.肯定不存在的离子是Mg2+、Cu2+、S 、C ，是否含N 另需实验验证
【解析】选A。无色溶液中一定不含Cu2+，往该溶液中加入过量的BaCl2和盐酸的混合溶液，无白色沉淀生成，无S 。原溶液加足量氯水，无气体，则无C ，加四氯化碳溶液分液，下层为橙色，则有Br-，上层溶液加硝酸钡和稀硝酸有白色沉淀，则有S ，无Mg2+，溶液中一定含阳离子，且离子浓度都为0.1 mol•L-1。根据电荷守恒，一定含有N 、Na+、K+，一定不存在Cl-。滤液中加硝酸酸化的硝酸银有白色沉淀，是过程中加氯水时引入的氯离子。过程中用氯水与亚硫酸根离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子，已引入氯离子，若改用BaCl2和盐酸的混合溶液，则对溶液中离子的判断无影响，故A正确；由上述分析可知，Cl-不存在，故B错误；肯定存在的离子是S 、Br-、N 、Na+、K+，故C错误；肯定不存在的离子有Mg2+、Cu2+、S 、C 、Cl-，故D错误。
二、非选择题(本题包括2小题，共37分)
10.(17分)(2017•武汉模拟)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的，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
(4)用下列实验装置测定青蒿素分子式的方法如下：将28.2g青蒿素样品放在硬质玻璃管C中，缓缓通入空气数分钟后，再充分燃烧，精确测定装置E和F实验前后的质量，根据所测数据计算。
 
①装置A、E、F中盛放的物质分别是__________、__________、__________。
②G的作用是_________________________________________________。
③
装置 实验前/g 实验后/g
E 22.6 42.4
F 80.2 146.2
则测得青蒿素的最简式是__________，欲确定其分子式，则还需要的物理量为__________。
【解析】(1)根据乙醚浸取法的流程可知，对青蒿进行干燥破碎，可以增大青蒿素与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率。
(2)根据上面的分析，操作Ⅰ为过滤，需要的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒；操作Ⅱ的名称是蒸馏。
(3)根据题意，青蒿素几乎不溶于水，A错误；易溶于乙醚，无法分液提取，C错误，B正确。
(4)为了能准确测量青蒿素燃烧生成的CO2和H2O，实验前应通入除去CO2和H2O的空气，排除装置内的空气，防止干扰实验。E和F一个吸收生成的H2O，一个吸收生成的CO2，应先吸水后吸收CO2，所以E内装的是CaCl2或P2O5，而F中为碱石灰，而G装置能防止外界空气中的CO2和H2O进入装置。
①装置A中盛放NaOH溶液，装置E中盛放的物质是CaCl2或P2O5，装置F中盛放的物质是碱石灰。
②在装置F后连接G装置，是防止空气中的CO2和水蒸气进入F装置，造成测定误差。
③由数据可知m(H2O)=42.4g-22.6g=19.8g，所以n(H2O)=1.1mol，n(H)=2.2mol。
m(CO2)=146.2g-80.2g=66.0g，所以n(CO2)=1.5mol，所以青蒿素中氧原子的质量为m(O)=28.2g-(2.2mol×1g•mol-1)-(1.5mol×12g•mol-1)=8.0g，所以n(O)=0.5mol，N(C)∶N(H)∶N(O)=1.5∶2.2∶0.5=15∶22∶5，所以其最简式为C15H22O5。根据青蒿素的相对分子质量或摩尔质量结合其最简式可计算其分子式。
答案：(1)增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率
 (2)漏斗、玻璃棒　蒸馏　(3)B
(4)①NaOH溶液　CaCl2(或P2O5)　碱石灰
②防止空气中的CO2和水蒸气进入F装置
③C15H22O5　相对分子质量或摩尔质量
11.(20分)(能力挑战题)(2017•石家庄模拟)
1000mL某待测溶液中除含有0.2mol• 的Na+外，还可能含有下列离子中的一种或多种：
阳离子 K+、N 、Fe3+、Ba2+

阴离子 Cl-、Br-、C 、HC 、S 、S

现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量)：
 
世纪金榜导学号30682426
(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式：_______________________________。
(2)待测液中肯定不存在的阳离子是__。
(3)若无色气体D是单一气体：判断原溶液中K+是否存在____________(填“是”或“否”)，若存在，求其物质的量浓度的最小值，若不存在，请说明理由：_
__________________________________________________________________。
(4)若无色气体D是混合气体：
①待测液中一定含有的阴离子是_______________________________________。
②沉淀A中能与稀硝酸反应的成分是____________(写化学式)。
【解析】待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A，则溶液中可能含有C 、S 、S ，向沉淀中加入稀硝酸生成气体，且有部分沉淀不溶解，则溶液中存在C ，可能存在S 、S 中的两种或一种，根据离子共存可知，原溶液中不存在Ba2+。溶液A中有Ba2+，加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B，则溶液中一定含有N 、HC ，一定不存在Fe3+，气体B为NH3，白色沉淀B为BaCO3。溶液B中通入氯气，得浅黄绿色溶液，溶液中一定没有Br-，溶液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C，C为AgCl，说明溶液B中含有Cl-，由于加入氯化钡溶液，不能确定原溶液中是否含有Cl-。
(1)由上述分析可知，白色沉淀B为碳酸钡，是由HC 、Ba2+、OH-反应生成，反应离子方程式为HC +Ba2++OH- BaCO3↓+H2O。
(2)由上述分析可知，溶液中一定没有的阳离子是Fe3+、Ba2+。
(3)若无色气体D是单一气体，则气体D为CO2，原溶液中不含S ，一定含有S 。则溶液中一定含有的阴离子有S 、C 、HC ，阳离子一定有Na+、N 。
沉淀D为BaSO4，则n(S )= =0.05mol；
沉淀E为CaCO3，则n(C )= =0.1mol；
气体B为NH3，则n(N )= =0.1mol；
沉淀B为BaCO3，则n(HC )= =0.1mol。
阳离子Na+、N 所带正电荷的物质的量为0.3mol，阴离子S 、C 、HC 所带负电荷的物质的量为0.4mol，根据电荷守恒，则阳离子一定还含有K+，由于溶液中阴离子还可能含有Cl―，则K+物质的量最少为0.1mol，c(K+)最小为0.01mol•L-1。
(4)若无色气体D是混合气体，只能为CO2、NO混合气体，白色沉淀D只能为BaSO4，溶液中一定含有S ，不能确定是否含有S ，沉淀A中一定含有BaCO3、BaSO3。
①待测液中一定含有的阴离子是C 、HC 、S 。②沉淀A中的BaCO3、BaSO3均与稀硝酸反应。
答案：(1)Ba2++HC +OH- BaCO3↓+H2O
(2)Fe3+和Ba2+
(3)是　0.1mol•L-1
(4)①C 、HC 、S
②BaCO3、BaSO3