跟踪检测三十七物质的分离与提纯气体的制备.docx
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跟踪检测三十七物质的分离与提纯气体的制备
跟踪检测(三十七)物质的分离与提纯气体的制备
1.下列仪器常用于物质分离的是( )
A.①③⑤ B.②③⑤
C.②④⑤D.①②⑥
解析:
选B ①试管常用于物质的制备、发生装置;②普通漏斗常用于过滤,可用来分离固液混合物;③分液漏斗常用于分离互不相溶的液体混合物;④托盘天平常用于称量固体的质量;⑤蒸馏烧瓶常用于分离沸点不同的液体混合物;⑥研钵常用于固体药品的研磨,不能用来分离。
2.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;溴水不分层,不能利用分液分离,溴易溶于有机溶剂,不易溶于水,应利用萃取分液,故D错误。
3.除去括号内的杂质,所选用的试剂和操作方法都正确的是( )
选项
物质
试剂
操作方法
A
CO2(CO)
氧气
点燃
B
乙酸乙酯(乙酸)
饱和碳酸钠溶液
分液
C
CaO(CaCO3)
水
溶解、过滤
D
Fe(OH)3胶体(盐酸)
——
过滤
解析:
选B A项,有大量CO2时,CO很难点燃且O2的量也不好控制,错误;B项,乙酸能与碳酸钠溶液反应,乙酸乙酯不溶于水,也不与碳酸钠溶液反应,且在饱和碳酸钠溶液中溶解度很小,分液后乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液的上层,正确;C项,CaO能与水反应生成氢氧化钙,碳酸钙不与水反应,不符合除杂原则,错误;D项,胶体能透过滤纸,不能透过半透膜,溶液既能透过滤纸又能透过半透膜,因此应该用渗析的方法,错误。
4.为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体,从图中选择合适的装置并连接。
其中连接顺序合理的是 ( )
A.a—a′→d′—d→e B.c—c′→d—d′→g
C.b—b′→d—d′→gD.d—d′→c—c′→f
解析:
选B 盐酸和大理石制得的CO2气体含有氯化氢和水蒸气,除氯化氢用饱和NaHCO3溶液,除水蒸气用浓硫酸,CO2比空气密度大,所以用向上排空气法收集CO2气体。
5.(2018·潍坊一模)下列做法正确的是( )
A.KNO3粉末中含有少量的NaCl杂质,可用重结晶法提纯
B.向沸水中滴加饱和FeCl3溶液并不断搅拌制备Fe(OH)3胶体
C.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液一定含有SO
D.将pH试纸浸入待测溶液后取出,与标准比色卡进行对比,测得pH约为2
解析:
选A A项,KNO3的溶解度随温度的升高而增大,NaCl的溶解度受温度影响小,故除去KNO3粉末中少量的NaCl用重结晶的方法,正确;B项,向沸水中滴加饱和的FeCl3溶液加热煮沸得到Fe(OH)3胶体,不能搅拌,错误;C项,加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,溶液中可能含有SO
、SO
或Ag+,错误;D项,测定pH的方法是将一小片pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒或胶头滴管将待测液滴在试纸上,再将变色的试纸与标准比色卡对照读出数值,错误。
6.将气体a通入溶液b中,始终无明显变化的是( )
选项
气体a
溶液b
A
Cl2
NaBr
B
CO2
CaCl2
C
SO2
Ba(NO3)2
D
NO2
FeSO4
解析:
选B A项,氯气与NaBr反应生成Br2,溶液b由无色变为橙色,不符合题意;B项,CO2与CaCl2不反应,无明显变化,符合题意;C项,SO2与Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应生成BaSO4白色沉淀,不符合题意;D项,NO2与H2O反应生成HNO3,HNO3将FeSO4氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变为黄色,不符合题意。
7.下列图示装置和原理能达到目的的是( )
注:
H2C2O4·2H2O的熔点为101℃,170℃以上分解;CaO2在350℃以上分解。
解析:
选C A项,NH4Cl受热分解成NH3、HCl,但两者在试管口又化合为NH4Cl,无法制得NH3。
B项,NaHCO3受热分解时会生成H2O,由于装置中试管口向上倾斜,生成的H2O倒流会导致试管炸裂而无法达到目的。
C项,CaO2在350℃以上分解,加热时试管口略向下倾斜,该装置可以达到目的。
D项,H2C2O4·2H2O在101℃就熔化为液态,试管口向下倾斜,未达到分解温度已经从试管中流出,该装置不能达到实验目的。
8.利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
X中试剂
Y中试剂
A
用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2
饱和食盐水
浓硫酸
B
用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO
水
浓硫酸
C
用CaO与浓氨水制取并收集纯净干燥的NH3
NaOH溶液
碱石灰
D
CaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2
饱和NaHCO3溶液
浓硫酸
解析:
选D 用MnO2和浓盐酸制取Cl2需要加热,故A错误;由于NO易被空气中的氧气氧化,所以不能使用排空气法收集NO,故B错误;碱石灰呈固态,不能使用Y装置盛放碱石灰,且NH3密度比空气小,集气瓶的导气管应“长进短出”,故C错误;CaCO3和稀盐酸制取的CO2含有HCl和水蒸气,饱和NaHCO3溶液可以除去HCl,浓硫酸可以干燥CO2,所以可以制取并收集纯净干燥的CO2,故D正确。
9.(2018·泰安一模)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图甲所示装置可以将乙醇和水分离
B.用图乙所示装置蒸发硫酸铜溶液制备硫酸铜晶体
C.用图丙所示装置通过稀硝酸与铁反应制取少量的氢气
D.用图丁所示装置分离氢氧化钙固体中混有的少量氯化铵固体
解析:
选B 乙醇和水混溶,不能通过分液的方法分离,A错误;硫酸铜溶液水解生成的硫酸不挥发,蒸发硫酸铜溶液可以制备硫酸铜晶体,B正确;硝酸具有强氧化性,稀硝酸与铁反应不生成氢气,C错误;氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,该装置将氯化铵除去了,没有实现分离的目的,D错误。
10.(2018·武汉调研)某氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。
为了提纯氯化钾,先将样品溶于适量水中,充分搅拌后过滤,再将滤液按下图所示步骤进行操作。
下列说法中正确的是( )
A.起始滤液的pH=7
B.试剂Ⅰ为Ba(NO3)2溶液
C.步骤②中加入试剂Ⅱ的目的是除去Ba2+
D.图示的步骤中必须要经过2次过滤操作
解析:
选C 结合题中流程图可知,实验过程中先将样品溶于水,过滤后,向滤液中加入试剂Ⅰ(BaCl2溶液),使Ba2+与SO
反应生成BaSO4沉淀,过滤后再向滤液中加入试剂Ⅱ(K2CO3溶液),以除去引入的Ba2+,过滤掉生成的BaCO3沉淀后再向滤液中加入盐酸,以除去引入的CO
,最后加热蒸干Q可得纯净的KCl晶体。
起始时滤液中含有K2CO3,由于CO
水解而使滤液显碱性,A项错误;试剂Ⅰ不能为Ba(NO3)2溶液,否则会引入难以除去的NO
,B项错误;图示中的2次过滤操作可以合并为1次,D项错误。
11.将空气缓慢通过如图所示装置后,在试管中收集到少量稀有气体。
空气在通过a~d装置时,依次除去的气体是( )
A.O2、N2、H2O、CO2 B.CO2、H2O、O2、N2
C.H2O、CO2、N2、O2D.N2、O2、CO2、H2O
解析:
选B 氢氧化钠溶液显碱性,吸收二氧化碳,帯出水蒸气,浓硫酸吸收水分,铜粉除去氧气,镁粉除去氮气。
12.如图所示是实验室制取气体的装置,其中发生装置相同,干燥和集气装置有两套,分别用图1和图2表示。
下列选项中正确的是( )
选项
发生装置中的药品
干燥和集气装置
A
亚硫酸钠和稀盐酸
图2
B
大理石和稀盐酸
图1
C
铜和稀硝酸
图2
D
氧化钙和浓氨水
图1
解析:
选D 应该用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫,否则二氧化硫中会混有氯化氢,A项错误;二氧化碳能和碱石灰反应,所以不能用碱石灰干燥,且二氧化碳的密度大于空气的密度,应采用向上排空气法收集,B项错误;一氧化氮能和空气中的氧气反应生成二氧化氮,所以不能用排空气法收集,C项错误;氨气和碱石灰不反应,所以可用碱石灰干燥,氨气的密度小于空气的密度,所以可用向下排空气法收集,D项正确。
13.下列除杂方法不能达到目的的是( )
选项
实验目的
熔点/℃
沸点/℃
除杂装置及试剂
A
除去SO2中的SO3气体
SO3:
16.8
SO3:
44.8
SO2:
-72.4
SO2:
-10.0
B
除去Cl2中的Br2蒸气
Br2:
-7.2
Br2:
58.8
Cl2:
-101.0
Cl2:
-34.4
C
除去CO2中的H2C2O4蒸气
H2C2O4:
189.5
H2C2O4:
157
(开始分解)
CO2:
-78.5(升华)
CO2:
-56.6
D
除去CCl4中的CHCl3气体
CCl4:
-22.6
CCl4:
76.8
CHCl3:
-63.5
CHCl3:
61.3
解析:
选D 当SO3和SO2的混合气通过盛放在冰水中的试管时,SO3变为固体,SO2为气体,A项不符合题意。
当Br2和Cl2的混合气通过盛放在冰水中的试管时,Br2变为液体,Cl2为气体,B项不符合题意。
当H2C2O4和CO2的混合气通过盛放在冰水中的试管时,H2C2O4变为固体,CO2为气体,C项不符合题意。
当CCl4和CHCl3的混合气通过盛放在冰水中的试管时,两者都冷凝液化为液体,D项符合题意。
14.如图是实验室常用的气体制备、净化和收集装置。
若依据反应H2C2O4
CO↑+CO2↑+H2O制取CO,则合理的装置组合为 ( )
A.①⑤⑧B.③⑤⑦
C.②⑤⑥D.③④⑧
解析:
选D 由反应物的状态和反应条件可选③作为制取装置;除去CO2可选用④或⑤装置,要收集CO只能用⑧装置,故合理的装置组合为③④⑧或③⑤⑧。
15.亚硝酰氯(NOCl,熔点:
-64.5℃,沸点:
-5.5℃)是一种黄色气体,遇水易水解。
可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。
实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。
(1)甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2,制备装置如图所示:
为制备纯净干燥的气体,补充下表中缺少的药品。
装置Ⅰ
装置Ⅱ
烧瓶中
分液漏斗中
制备纯净的Cl2
MnO2
①________
②________
制备纯净的NO
Cu
③________
④________
(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示:
①装置连接顺序为a→________________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是____________________。
③装置Ⅶ的作用是________________________________________________________。
④装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为______________________。
(3)丙组同学查阅资料,查得王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸,一定条件下混酸可生成亚硝酰氯和氯气,该反应的化学方程式为_______________________________________。
解析:
(1)实验室通常用浓盐酸和MnO2混合加热制氯气,因盐酸有挥发性,氯气中混有的HCl气体需要用饱和食盐水除去,最后再用浓硫酸干燥即可得纯Cl2;用铜和稀硝酸反应制NO气体,因装置中混有的氧气和NO反应生成少量NO2,因此需要通过水除去NO2,再用浓硫酸干燥即可得较纯净的NO。
(2)①亚硝酰氯的熔、沸点较低,易液化,遇水易水解,故需要保持装置内干燥和反应混合气体干燥,同时需要考虑Cl2和NO尾气对环境的污染,需要用NaOH溶液吸收尾气,则装置连接顺序为a→e→f(或f→e)→c→b→d。
②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,还可以通过观察气泡调节气体的流速,控制NO和Cl2的比例。
③亚硝酰氯遇水易水解,装置Ⅶ的作用是防止装置Ⅷ中水蒸气进入反应器Ⅵ中。
④装置Ⅷ中NaOH溶液能吸收NO、Cl2及NOCl,其中NOCl与NaOH溶液反应的化学方程式为NOCl+2NaOH===NaCl+NaNO2+H2O。
(3)浓硝酸与浓盐酸在一定条件下反应生成亚硝酰氯和氯气,发生反应的化学方程式为HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O。
答案:
(1)①浓盐酸 ②饱和食盐水 ③稀硝酸 ④水
(2)①e→f(或f→e)→c→b→d ②通过观察气泡调节气体的流速 ③防止水蒸气进入反应器
④NOCl+2NaOH===NaCl+NaNO2+H2O
(3)HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O
16.实验室以一种工业废渣[含80%~90%的Ca(OH)2,其余为焦炭等不溶物]为原料,制备KClO3的实验过程如下:
几种物质的溶解度如图甲:
(1)反应Ⅰ的目的是制备Ca(ClO3)2,写出该反应的化学方程式:
__________________________________________________________
________________________;在通入Cl2和O2比例、废渣量均一定的条件下,为使Cl2转化完全,可采取的合理措施是______________
________________________________________________________。
(2)若过滤时滤液出现浑浊,其可能的原因是________(填字母)。
A.滤纸已破损
B.漏斗中液面高于滤纸边缘
C.滤纸未紧贴漏斗内壁
(3)所加试剂Y选用KCl而不用KNO3的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知:
4KClO3
3KClO4+KCl;2KClO3
2KCl+3O2↑。
实验室可用KClO3制备高纯KClO4固体,实验中必须使用的用品有:
热过滤装置(如图乙所示)、冰水。
①热过滤装置中玻璃漏斗的下端露出热水浴部分不宜过长。
其原因是_________________________________________________________。
②请补充完整由KClO3制备高纯KClO4固体的实验方案:
向坩埚中加入一定量KClO3,________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,在低温下干燥得KClO4固体。
解析:
(1)废渣的主要成分为Ca(OH)2,反应Ⅰ中通入Cl2和O2参加反应生成Ca(ClO3)2,Cl元素化合价升高,O元素化合价降低,根据Cl、O元素得失电子守恒配平反应。
缓慢通入Cl2、O2可以使其充分反应,使得Cl2转化率增大,“搅拌”可以增大反应的接触面积,气体的溶解度随温度升高而减小,所以反应过程中要控制温度。
(2)滤纸破损,会有少量滤渣从破损处流下;液面高于滤纸时,会有滤渣从滤纸与漏斗缝隙处流下;滤纸没有紧贴漏斗内壁,不会造成滤渣从漏斗中流下。
(3)从溶解度曲线知,在蒸发浓缩、冷却结晶时,KNO3会析出很多,所以不可以用KNO3代替KCl。
(4)①漏斗玻璃的下端短,则不会有冷却时析出的结晶物堵塞导管。
②KClO3在400℃时才会分解生成KClO4,不能达到600℃,充分反应后生成KClO4和KCl,从溶解度曲线知,相同温度下,KClO4的溶解度比KCl的小,故采用蒸发浓缩,趁热过滤而除去KCl,KClO4在漏斗内,再用冷水洗涤KClO4晶体即可。
答案:
(1)2Ca(OH)2+2Cl2+5O2===2Ca(ClO3)2+2H2O
缓慢通入Cl2、O2(或搅拌浆料或控制合适的温度)
(2)AB (3)防止产物KClO3中含有较多的KNO3杂质
(4)①防止滤液冷却析出的晶体堵塞漏斗 ②控制温度400℃,使KClO3充分分解,将所得固体溶于水并煮沸至有大量固体析出,用热过滤装置过滤,并用冰水洗涤滤渣2~3次
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