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主题27:物质的检验、分离和提纯李仕才B卷最新模拟滚动训练1.设NA 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()。A.T 时,1 L pH=6的纯水中,含10-8NA个OH-B.15.6 g Na2O2与过量CO2反应时,转移的电子数为0.4NAC.1 mol SiO2中含有30NA个电子D.14 g分子式为CnH2n的(n2)链烃中含有的CC键的数目一定为NA【解析】H2O的电离方程式为H2OH+OH-,T 时纯水的pH=6,c(H+)=c(OH-)=10-6 molL-1,即含有OH-的物质的量为10-6 mol,故A项错误;反应2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2中,2 mol Na2O2转移电子的物质的量为2 mol,因此15.6 g Na2O2参与此反应,转移电子的物质的量为15.678 mol=0.2 mol,故B项错误;1 mol SiO2中含有电子的物质的量为(14+28) mol=30 mol,故C项正确;CnH2n为链烃,即CnH2n为单烯烃,1 mol单烯烃中含有1 mol碳碳双键,即14 g单烯烃中含有碳碳双键的物质的量为1414n mol,即含有碳碳双键的物质的量为1n mol,故D项错误。【答案】C2.下列反应的离子方程式书写正确的是()。A.等物质的量的 MgCl2、Ba(OH)2和 HCl溶液混合:Mg2+2OH- Mg(OH)2B.向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至不再产生沉淀:Ba2+OH-+H+SO42-BaSO4+H2OC.向 Fe(NO3)3溶液中加入过量的HI 溶液:2NO3-+8H+6I-3I2+2NO+4H2OD.(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量的 NaOH 溶液反应制 Fe(OH)2:Fe2+2OH-Fe(OH)2【解析】等物质的量的 MgCl2、Ba(OH)2和 HCl溶液混合,除发生反应Mg2+2OH-Mg(OH)2外,还会发生反应H+OH-H2O,故A项错误;向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至不再产生沉淀,即NaHSO4与Ba(OH)2按11反应,故B项正确;向 Fe(NO3)3溶液中加入过量的HI 溶液,过量的碘离子还会与Fe3+发生反应2Fe3+2I-I2+2Fe2+,故C项错误;(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量的 NaOH 溶液反应,N、Fe2+均与OH反应,故D项错误。【答案】B3.下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是()。选项目的分离方法原理A分离溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度较大B分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同(续表)选项目的分离方法原理C除去KNO3固体中混有的NaCl重结晶NaCl在水中的溶解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大【解析】分离两种沸点差别较大的互溶液体,一般采用蒸馏的方法,D项正确。【答案】D4.将体积均为V0的三种溶液分别加水稀释至体积为V时,pH与V0V的关系如图所示:下列说法正确的是()。A.酸性:HXHY B.HX溶液滴定NaOH溶液时,用甲基橙作指示剂产生的误差比用酚酞小C.HX与NaX混合溶液中,V0V=10-1时,c(HX)c(X-)D.V0V在10-110-3时,HX与NaX混合溶液随V0V的减小,X-的水解程度与HX的电离程度始终保持不变【解析】HY每稀释10倍,pH增大1,所以HY是强酸,HX稀释10倍,pH的增大小于1,所以HX是弱酸,A项错误;由于滴定终点时NaX溶液呈碱性,用酚酞作指示剂产生的误差小,B项错误;由于起始时HX与NaX的物质的量浓度相同,而溶液显酸性,说明HX的电离程度大于NaX的水解程度,C项正确;稀释时X-的水解程度与HX的电离程度均增大,前者水解显碱性,后者电离显酸性,一定范围内两者增加的H+及OH-大致相等,故pH几乎不变,D项错误。【答案】C5.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置,其工作原理如图所示。下列有关说法中错误的是()。A.该装置将化学能转化为电能B.利用该技术可捕捉大气中的CO2C.该装置工作时,正极上的电极反应式为2CO2-2e-C2O42-D.该装置工作时,理论上每生成1 mol草酸铝,电路中通过6 mol电子【解析】“碳呼吸电池”为原电池装置,将化学能转化为电能,A项正确;利用该技术可捕捉大气中的CO2,作为原电池的正极材料,B项正确;该装置工作时,正极上的电极反应式为2CO2+2e-C2O42-,正极应得电子发生还原反应,C项错误;根据工作原理图,金属铝是负极,失电子生成草酸铝,所以每得到1 mol草酸铝,电路中转移6 mol电子,D项正确。【答案】C6.某无色溶液X由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2-、MnO4-、CO32-、SO42-中的若干种离子组成,取少许溶液进行如下连续实验:(1)气体A的成分是(填化学式,下同),气体B的成分是。(2)X溶液中一定存在的离子是。(3)写出步骤中发生反应的所有离子方程式:。(4)写出步骤中形成白色沉淀的离子方程式:。(5)通过上述实验,溶液X中不能确定是否存在的离子是;只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在,该方法是。【解析】溶液X是无色的,MnO4-不存在。溶液中加入过量盐酸有气体生成,说明溶液中含有CO32-,生成的气体A为CO2。溶液X中含有CO32-,则Ag+、Ba2+、Al3+均不存在。第步继续向反应后的溶液中加入过量碳酸氢铵溶液,反应既生成气体,又生成沉淀,说明溶液X中含有AlO2-,AlO2-在第步加入过量盐酸时发生反应AlO2-+4H+Al3+2H2O,生成的Al3+和HCO3-发生双水解反应:Al3+3HCO3-Al(OH)3+3CO2。第步继续加入过量Ba(OH)2溶液,生成的气体B为NH3,白色沉淀乙中含有BaCO3,还可能含有BaSO4。【答案】(1)CO2NH3(2)CO32-、AlO2-、Na+(3)CO32-+2H+H2O+CO2、AlO2-+4H+Al3+2H2O(4)Al3+3HCO3-Al(OH)3+3CO2(5)SO42-在沉淀乙中加入足量盐酸,若白色沉淀能完全溶解,则X中不存在SO42-;若不完全溶解,则X中存在SO42-7.工业品MnCl2溶液中含有杂质,利用锰粉、草酸、硫酸锰分别除去Pb2+、Ca2+、Mg2+制得纯净的MnCl2,工艺流程如下:回答下列问题:(1)过滤所需的玻璃仪器主要有,加热搅拌的作用是。(2)弃渣、的主要成分分别为、。反应的离子方程式为。(3)利用草酸(H2C2O4,弱酸)除去Ca2+的离子方程式为。(4)加入氯化钡溶液主要是为了除去,检验该离子是否被除尽的方法为。(5)已知MnCl2溶液呈弱酸性,操作X为(填字母)。A.蒸发结晶B.降温结晶C.渗析D.盐析【答案】(1)漏斗、烧杯、玻璃棒加快反应速率(2)铅(或Pb)硫酸镁(或MgSO4)硫酸钡(或BaSO4)Mn+Pb2+Mn2+Pb(3)H2C2O4+Ca2+CaC2O4+2H+(4)SO42-取少量上层澄清溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无沉淀出现,则说明SO42-已除尽,反之则没有除尽(5)B8.茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有Ca、Al、Fe三种元素。【查阅部分资料】草酸铵(NH4)2C2O4属于弱电解质。草酸钙(CaC2O4)难溶于水。Ca2+、Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为Ca(OH)2:pH13;Al(OH)3:pH5.5;Fe(OH)3:pH4.1。请根据上述过程及信息填空:(1)步骤加盐酸的作用是。(2)写出检验Ca2+的离子方程式:。(3)写出沉淀C所含主要物质的化学式:。(4)写出步骤加A试剂生成红色溶液的离子方程式:。(5)步骤的作用是。(6)称取400 g茶叶样品灼烧得灰粉后,加入过量盐酸后过滤,将所得滤液加入过量的(NH4)2C2O4溶液,再过滤、洗涤、干燥、称量得到5.12 g沉淀,原茶叶中钙元素的质量分数为。【解析】本实验目的是定性检验茶叶中含有Ca、Al、Fe三种元素,故步骤加入盐酸的目的是使Ca2+、Al3+、Fe3+浸出,进入溶液,由Ca2+、Al3+、Fe3+完全沉淀的pH可知,加入浓氨水调pH 67,加热煮沸30分钟,Al3+、Fe3+形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,过滤,滤液中含Ca2+,加入(NH4)2C2O4的目的是使Ca2+生成沉淀,检验Ca2+,因为草酸铵(NH4)2C2O4属于弱电解质,故离子方程式为Ca2+(NH4)2C2O4CaC2O4+2N。沉淀C为Al(OH)3、Fe(OH)3的混合物,加盐酸后溶解,Al3+、Fe3+进入溶液,加入试剂A,溶液变红,试剂A为KSCN溶液,目的是检验Fe3+,离子反应为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3,加入NaOH溶液调节pH为45,目的是使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀与Al3+分离,再加入B试剂形成玫瑰红物质,以检验Al3+。CaC2O4的物质的量n(CaC2O4)=n(Ca)=5.12g128gmol-1=0.04 mol,原茶叶中钙元素的质量分数为100%=0.4%。【答案】(1)使Ca2+、Al3+、Fe3+浸出(或使Ca2+、Al3+、Fe3+溶解)(2)Ca2+(NH4)2C2O4CaC2O4+2N(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(写成其他正确的络合离子形式也可)(5)使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀(6)0.4%9.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156157 ,热稳定性差,青蒿素是高效的抗疟药。已知:乙醚的沸点为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流程如图所示:(1)对青蒿进行干燥、破碎的目的是。(2)操作需要的玻璃仪器主要有烧杯、,操作的名称是。(3)操作的主要过程可能是(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28.2 g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。装置A、E、F中盛放的物质分别是、。装置G的作用是。装置实验前/g实验后/gE22.642.4F80.2146.2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)根据乙醚浸取法的工艺流程图可知,对青蒿进行干燥、破碎,可以增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率。(2)根据上面的分析,操作为过滤,需要的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒;操作的名称是蒸馏。(3)根据题意可知,青蒿素几乎不溶于水,A项错误;青蒿素易溶于乙醚,无法萃取分液提取,B项正确,C项错误。(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,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,而装置G能防止外界空气中的CO2和H2O进入装置。由数据可知,m(H2O)=42.4 g-22.6 g=19.8 g,所以n(H2O)=1.1 mol,n(H)=2.2 mol。m(CO2)=146.2 g-80.2 g=66.0 g,所以n(CO2)=1.5 mol,所以青蒿素中氧原子的质量m(O)=28.2 g-(2.2 mol1 gmol-1)-(1.5 mol12 gmol-1)=8.0 g,所以n(O)=0.5 mol,n(C)n(H)n(O)=1.52.20.5=15225,所以其实验式为C15H22O5。根据青蒿素的相对分子质量或摩尔质量结合其实验式可计算其分子式。【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)NaOH溶液CaCl2(或P2O5)碱石灰防止空气中的CO2和水蒸气进入F装置C15H22O5相对分子质量(或摩尔质量)10.聚合氯化铝晶体是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物,其制备原料主要是铝加工行业的废渣铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质。聚合氯化铝的生产工艺流程如下:(1)操作1为。(2)升高pH至4.04.5的目的是。(3)生产过程中可回收使用的物质是(写物质名称)。(4)为使得到的晶体较纯净,生产过程中使pH升高的C物质可选用(填字母)。a.NaOHb.Alc.氨水d.Al2O3e.NaAlO2(5)通过该法得到一种化学式为Al2(OH)2Cl45H2O(M=320 gmol-1)的聚合氯化铝晶体,为测定产品纯度,进行如下操作:称取1.600 g样品,用适量盐酸溶解后配成100.00 mL溶液;取25.00 mL溶液,控制pH=3.5,加入过量40 mL 0.1 molL-1 EDTA(Na2H2Y2H2O)标准液滴定(Al3+H2Y2-AlY-+2H+),加热煮沸510分钟,使Al3+与EDTA结合稳定(EDTA与Al3+结合无色)。待上一步结束后,调节溶液pH至56,加入二甲酚橙作指示剂,用0.1 molL-1标准Zn2+溶液滴定多余的EDTA(Zn2+H2Y2-ZnY2-+2H+),消耗标准液20.00 mL(已知:二甲酚橙与Zn2+形成的配合物是红紫色的溶液),滴定终点的现象是;产品的纯度为。【解析】(1)氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气,二氧化硅与盐酸不反应,过滤即可实现分离。(2)由于最终得到聚合氯化铝晶体,因此升高pH至4.04.5的目的是促进Al3+水解,使聚合氯化铝晶体析出。(3)加热时HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到盐酸,可循环使用。(4)用氢氧化钠、偏铝酸钠和氨水调节pH,会引入新的杂质钠离子和铵根离子,所以可以加入Al和氧化铝进行处理,过量可以过滤掉,从而可以得到较纯净的晶体。(5)二甲酚橙与Zn2+形成的配合物是红紫色的溶液,所以滴定终点的现象是溶液恰好变为浅红紫色,且半分钟内不褪色;根据离子方程式可知多余的EDTA的物质的量为0.002 mol,则与铝离子反应的EDTA的物质的量为0.004 mol-0.002 mol=0.002 mol,所以25 mL溶液中铝离子的物质的量是0.002 mol,则原溶液中铝离子的物质的量是0.008 mol,根据铝原子守恒可知,产品的物质的量是0.004 mol,质量是0.004 mol320 gmol-1=1.28 g,所以产品的纯度为100%=80%。【答案】(1)过滤(2)促进Al3+水解,使聚合氯化铝晶体析出(3)盐酸(4)bd(5) 溶液恰好变为浅红紫色且半分钟内不褪色80%
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