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1、专题四 物质的分离与提纯工艺流程,命题趋势 物质的分离和提纯是化学知识在一个较高层次的巩固和应用，题目重在考查混合物的分离方法及学生对知识的综合理解分析能力。从近五年的广东省考试内容来看，物质的分离和提纯主要涉及过滤、蒸发、结晶等物理方法分离及化学方法提纯的知识。主要在推断、实验探究、工艺流程图题中与其他知识综合在一起出现，分值占比较大。过滤是每年必考的内容，主要考查过滤操作所需的仪器和玻璃棒的作用，一般结合工艺流程图题考查。有关固体和气体混合物的分离提纯，要结合物质的物理化学性质分析理解，从中找到解决问题的办法。流程图题是综合题，能很好地考查学生的知识运用能力和综合分析能力，是中考每年必考重
2、点题型，近几年试卷的第21题考查的大都是流程图题。此题型的特点是给出某个生产实际问题的解决流程，把书本知识糅合在整个流程当中对学生进行考查。此题型的解题方法是理解整个流程原理，紧扣书本知识完成解答。,3.归纳小结常见的混合物类型及分离与提纯方法见下表。,考点1.物质的分离与提纯十年母题集训：1.（2014广东，13，2分）下列除去杂质（括号内）的方法正确的是（）ACO（CO2）：通过灼热的氧化铜BNaOH溶液（Na2CO3）：加适量稀盐酸CNaCl溶液（盐酸）：加热蒸发D铁粉（氧化铜粉末）：加入足量稀盐酸,解析：A.CO能与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，
3、故A所采取的方法错误；B.NaOH溶液和Na2CO3均能与稀盐酸反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故B所采取的方法错误；C.盐酸具有挥发性，加热蒸发可以除去盐酸，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故C所采取的方法正确；D.氧化铜粉末和铁粉均能与稀盐酸反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故D所采取的方法错误。答案：C,2.（2012广东，16，4分）选择一种试剂（适量）除去下列括号中的杂质（填化学式）：（1）铜粉（锌粉）（2）二氧化碳（一氧化碳）（3）盐酸（硫酸）（4）硝酸亚铁（硝酸银）,解析：本题属于除杂质题，一般的除杂质题必须同时满足两
4、个条件：加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；反应时不能加入新的杂质铜粉与稀盐酸或稀硫酸不反应，锌粉与稀盐酸或稀硫酸反应；二氧化碳（一氧化碳）中的杂质一氧化碳可以用加热的氧化铜除去；盐酸（硫酸）中的杂质硫酸可以用氯化钡除去；硝酸亚铁（硝酸银）中的杂质硝酸银可以用铁粉除去。,（1）铜粉与稀盐酸或稀硫酸不反应，锌粉与稀盐酸或稀硫酸反应，过滤即可。（2）二氧化碳（一氧化碳）中的杂质一氧化碳可以用加热的氧化铜除去，二氧化碳与氧化铜不反应。（3）盐酸（硫酸）中的杂质硫酸可以用氯化钡除去，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀和盐酸，过滤即可。（4）硝酸亚铁（硝酸银）中的杂质硝酸银可以用铁粉除去，铁和硝
5、酸银反应生成硝酸亚铁和银，过滤即可。答案：（1）HCl或H2SO4（2）CuO（3）BaCl2（4）Fe,3.（2013广东，21，9分）粗盐中含泥沙、氯化钙、氯化镁等杂质，某同学自制的简易净水器（如图1）中放置物质的顺序错误，使净水效果不理想,（1）请按由上到下的顺序重新排列（填字母）调整后净化的盐水仍含可溶性杂质，他设计了下面的除杂流程：（2）如图2中步骤都需要进行 操作，步骤需要进行 操作。（3）已知试剂X是碱溶液，则沉淀I为（写化学式），下列碱溶液不符合要求的是（填序号）。A氢氧化钠溶液 B氢氧化钡溶液 C氢氧化钾溶液 D氢氧化钙溶液（4）步骤除去氯化钙的反应方程式是；步骤中发生中和反
6、应的化学方程式是。,解析：（1）按由上到下的顺序重新排列应该是：用小卵石除去较大的颗粒，再用石英砂除去较小的颗粒，再用活性炭除去色素和异味，最后是蓬松棉，起支撑作用。（2）如图2中步骤都需要进行过滤操作，步骤需要进行蒸发操作。,（3）如果试剂X是碱溶液，碱溶液能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀，氢氧化镁的化学式是Mg（OH）2。氢氧化钠溶液和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钠，氢氧化钡和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钡，氢氧化钙和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钙，其中的氯化钙、氯化钡在加入碳酸钠后，能够转化成碳酸钙、碳酸钡沉淀；而氢氧化钾和氯化镁反应生成的氯化钾在加入碳酸钠后无法除去，所以氢氧化钾不符合要
7、求。,（4）步骤除去氯化钙的反应方程式是：CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl，步骤中发生中和反应的化学方程式是：NaOH+HClNaCl+H2O。答案：（1）BADC（2）过滤；蒸发（3）Mg（OH）2 C（4）CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl；NaOH+HClNaCl+H2O,母题变式训练：4.下列除去杂质的方法正确的是（）A B C D,解析：A.用水除去氧化钙中的碳酸钙不可行，因为氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，原物质质量会减少。B.用稀盐酸除去铜粉中的铁粉，正确，因为铁粉能与稀盐酸反应，铜不反应，然后过滤即可分离。C.用澄清石灰水除去二氧化碳中的一氧化碳不正确，
8、因为石灰水不一氧化碳不反应，而能和二氧化碳反应，这样会把原物质除去。D.用稀硫酸能除去氯化钠中的氢氧化钠，但会带入新的杂质硫酸钠，故不可行。答案：B,5.选择一种试剂（适量）除去下列括号中的杂质（填化学式）（1）一氧化碳（二氧化碳）；（2）氮气（氧气）；（3）氯化钠（碳酸钠）；（4）硝酸亚铁（硝酸铜）。,解析：（1）CO2能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，CO不与氢氧化钠溶液反应，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则。（2）氧气通过灼热的铜网时可与铜发生反应生成氧化铜，而氮气不与铜反应，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则。（3）要除去氯化钠溶液中的碳酸钠，实质就是除去碳酸根离子
9、，可利用碳酸钠溶液与稀盐酸（或氯化钙溶液等）反应生成氯化钠、水和二氧化碳（碳酸钙沉淀和氯化钠），能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则。,（4）要除去硝酸亚铁溶液中的硝酸铜，实质就是除去铜离子，可利用硝酸铜溶液与铁粉反应生成硝酸亚铁溶液好热铜，然后过滤即可，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则。答案：（1）NaOH溶液；（2）Cu；（3）HCl（或CaCl2等）；（4）Fe,6.粗盐中含有MgCl2、CaCl2等杂质，工业提纯粗盐的工艺流程如下图所示：,（1）Ca(OH)2溶液的pH（填“”、“”或“”）7。步骤。反应的化学方程式为。（2）步骤操作a的名称是。步骤加入适量盐酸的目的是
10、除去滤液中的Na2CO3和。（3）若步骤和步骤的顺序颠倒，则最后所得的精盐水中还含有。（4）步骤中操作b的名称是，此操作中需要用到玻璃棒，玻璃棒的作用是。,解析：（1）Ca（OH）2溶液呈碱性，pH大于7；Ca（OH）2溶液只能与粗盐水中的MgCl2反应，化学反应方程式是：Ca（OH）2+MgCl2CaCl2+Mg（OH）2。（2）经过后，生成沉淀，要进行过滤实验除去沉淀，所以步骤操作a的名称是过滤；步骤中过量的氢氧化钙和生成的氯化钙与步骤中过量的碳酸钠反应碳酸钙沉淀、氯化钠、氢氧化钠。化学方程式是：CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl；Ca（OH）2+Na2CO3CaCO3+CaO
11、H，所以步骤加入适量的盐酸可以除去滤液中步骤加入的多余的Na2CO3和生成的NaOH。,（3）根据Ca（OH）2可除去MgCl2，Na2CO3可除去CaCl2如果步骤和步骤的顺序颠倒，步骤先反应溶液中就有过量的碳酸钠，然后完成步骤，这时过量的氢氧化钙把上步中多余的碳酸钠除去，同时生成氢氧化钠，另外氢氧化钙与氯化镁反应还生成氯化钙，最后步骤中加入适量的盐酸，反应掉生成的氢氧化钠，但不与生成的氯化钙反应，所以最后所得的精盐水中还含有CaCl2。,（4）步骤中操作b的名称是蒸发，玻璃棒的作用是防止液滴飞溅。答案：（1）MgCl2Ca(OH)2Mg(OH)2CaCl2（2）过滤 NaOH（3）CaCl
12、2（4）蒸发 防止液滴飞溅,考点分析：物质的分离与提纯常考的题型有除杂、混合溶液的分离、粗盐提纯。（1）除杂的原则是除去杂质，不引入新杂质，保留主要成分。若提纯物质被改变，要恢复。除杂的方法有物理方法和化学方法，要根据物质具体的性质，灵活选择。（2）混合溶液的分离，分离物质的原则是：分离后的每种物质应保持自己原来的状态。在初中阶段分离物质所采取的方法有过滤法和结晶法。,（3）粗盐提纯类题的解题关键是围绕主要成分和杂质，明确除杂的先后顺序，然后选择合适的物质进行除杂。粗盐提纯中涉及两种操作：过滤和蒸发。过滤的目的是除去粗盐中不溶性杂质，蒸发的目的是从滤液中得到精盐。,考点2.工艺流程图题十年母题
13、集训：1.（2014广东，21，8分）Na2SO4是制造纸浆、染料稀释剂、医药品等的重要原料某Na2SO4样品中含有少量CaCl2和MgCl2，实验室提纯Na2SO4的流程如图1,（1）加入NaOH溶液可除去的阳离子是（填离子符号），其反应的化学方程式为：。若添加的NaOH和Na2CO3添加过量，可加入适量（填名称）除去。（2）操作a的名称是，该操作中用到的有烧杯，玻璃棒、。（3）溶液M中的溶质是Na2SO4和杂质NaCl，观察图2的溶解度曲线，则操作b是：先将溶液M蒸发浓缩，在降温结晶、过滤，降温结晶的最佳温度范围是 以下，因为Na2SO4的溶解度。,解析：（1）加入的氢氧化钠和氯化镁反应生
14、成氢氧化镁沉淀和氯化钠，因此除去的是镁离子，反应的化学方程式分别为：2NaOH+MgCl2Mg（OH）2+2NaCl；稀硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，没有带入新杂质；碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳气体，没有带入任何其它杂质；符合除杂的原则，故NaOH和Na2CO3如果添加过量了，可在过滤后向滤液中滴加稀硫酸除去。（2）操作a得到的是固体和液体，因此是过滤，过滤需要烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台。,（3）由于硫酸钠的溶解度在30以下比氯化钠小，降温的过程中会析出大量的硫酸钠。答案：（1）Mg2+；2NaOH+MgCl2Mg（OH）2+2NaCl；稀硫酸；（2）过滤 漏斗（或铁架台）；
15、（3）30；在30以下比氯化钠小（或30以下硫酸钠的溶解度受温度影响比氯化钠大）,2.（2012广东，21，8分）下面是工厂苛化法生产烧碱的示意图请回答下列问题：,（1）X的化学式为。（2）生石灰可以由（填名称）高温煅烧而得，其反应的化学方程式为：（3）操作的名称是；结晶得到的固体烧碱中可能含有少量的（写化学式）；烧碱有强烈的腐蚀性，如果不慎将碱液沾到皮肤上，可用较多的水冲洗，再涂上稀 溶液。（4）滤液C可加入反应池循环再利用，目的是降低生产成本和防止。,解析：（1）由分析可知x是水，化学式为H2O；（2）生石灰可以由碳酸钙高温分解制的，其方程式为：CaCO3 CaO+CO2；（3）由分析知操
16、作是将溶液中的溶质氢氧化钠和水进行分离，所采用的操作是蒸发结晶，由于反应池中氢氧化钙过量，所以经过这样的操作后所得固体中可能含有少量的氢氧化钙；如果不慎将碱液沾到皮肤上，可用较多的水冲洗，再涂上稀硼酸溶液对碱液进行中和，从而减轻碱液对皮肤的腐蚀；,（4）由于滤渣来自于氢氧化钠和氢氧化钙的溶液，所以经洗涤过滤后所得的滤液中一定会含有氢氧化钠和氢氧化钙，直接排放会导致浪费和污染环境；循环再利用，可有效的降低生产成本和防止环境污染。答案：（1）H2O；（2）碳酸钙；CaCO3 CaO+CO2；（3）蒸发；Ca（OH）2；硼酸；（4）环境污染,3.（2010广东，21，8分）硫酸铜晶体常用作农业和渔业
17、的杀虫剂、杀菌剂。以下是由废铜料（含铁）生产硫酸铜晶体的流程。,（1）B的化学式为，操作a的名称是。（2）的反应基本类型为化合反应；反应、的化学方程式分别为；。（3）已知：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2+2H2O从环保和经济的角度分析，对比途径I、，途径I的优点有：不产生有害气体和。,解析：（1）根据流程图可推断，黑色固体B应是铜在加热条件下与氧气反应的产物；单质A为不与试剂X稀硫酸反应的铜，因此，操作a是把不溶性固体和溶液分离开的操作。（2）反应为金属单质铜与氧气在加热条件下所发生的反应，生成黑色固体氧化铜，两种物质生成一种物质的反应；反应为使用稀硫酸把铁反应而除去的置换反应；反
18、应则应是黑色固体氧化铜与稀硫酸得到硫酸而发生的复分解反应。,（3）途径II中产生二氧化硫气体不但会产生污染，而且会使部分硫酸因转化成二氧化硫而造成转化率不高。答案：（1）CuO；过滤；（2）化合反应；Fe+H2SO4=FeSO4+H2；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；（3）硫酸的利用率高,4.（2009广东，21，7分）近年来有人提出了利用海水（含氯化钠）处理含二氧化硫的废气，该方法的流程如下：,（1）上图中从海水最终得到“NaCl（产品）”的过程属于（填“物理变化”或“化学变化”）。（2）图中反应、属于化合反应的是（填序号）。（3）中的反应物是氯化钠和，该反应的化学方程式为。（4）反
19、应的化学方程式为。,解析：根据反应物和生成物及其质量守恒定律可以书写化学方程式，根据反应物和生成物的元素组成可以判断反应的类型。（1）从海水最终得到“NaCl（产品）”是反应生成的氯化钠，该变化属于化学变化。（2）氯气和氢气反应生成氯化氢的反应属于化合反应。（3）中的反应物是氯化钠和水。（4）反应的化学方程式为：NaHSO3+HClNaCl+H2O+SO2。,答案：（1）化学变化（2）（3）水 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2（4）NaHSO3+HClNaCl+H2O+SO2,母题变式训练：5.竖炉冶铁工艺流程如图所示：,回答下列问题：（1）该工艺流程中，甲烷的作用是，冶炼出的铁
20、水属于（填“纯净物”或“混合物”）。（2）用化学方程式表示还原反应室内炼铁的原理。（写一个）（3）该工艺流程中，可循环利用的物质是。,（4）矿物的储量是有限的并且不可再生，所以我们必须对金属资源加以保护向含有Zn（N03）2、Cu（N03）2、AgN03的废水中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣里加入稀盐酸，有气泡产生则滤出的固体里一定含有；滤液里一定含有。保护金属资源除了可以对废旧金属回收再利用，还可以。,解析：（1）该工艺流程中，甲烷的作用是：燃烧室中的甲烷燃烧时放出大量的热，为氧化铁和一氧化碳反应提供高温；催化反应室中的甲烷作为合成气的原料。冶炼出的铁水在含有碳等物质，属于混合物。
21、（2）在高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应能生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。,（3）该工艺流程中，可循环利用的物质是二氧化碳和水。（4）硝酸锌不能和铁反应，硝酸铜、硝酸银和铁反应分别生成硝酸亚铁和铜、硝酸亚铁和银，充分反应后过滤，向滤渣里加入稀盐酸，有气泡产生，说明滤渣在含有铁，所以滤渣中含有铁、铜和银，滤液里一定含有硝酸锌和硝酸亚铁。保护金属资源除了可以对废旧金属回收再利用，还可以对金属进行防锈处理。,答案：（1）燃烧室中的甲烷燃烧时放出大量的热，为氧化铁和一氧化碳反应提供高温；催化反应室中的甲烷作为合成气的原料 混合物（2）Fe2O3+3CO 2F
22、e+3CO2（3）二氧化碳和水（4）铁、铜和银 硝酸锌和硝酸亚铁 对金属进行防锈处理,6.科学家提出工业生产回收利用空气中CO2的构想：把空气吹入饱和碳酸钠溶液中，溶液可吸收CO2生成碳酸氢钠，加热碳酸氢钠固体又分解放出CO2，在合成塔内CO2与氢气反应生成甲醇（CH3OH）和水。简要的生产流程如下图所示：,资料卡片碳酸氢钠分解温度是270，碳酸钠在856熔化，但还未达到分解温度。请回答下列问题：（1）吸收池中发生了化合反应，化学方程式为。（2）回收利用空气中的CO2，降低大气中CO2浓度，有利于减缓。（3）合成塔中发生反应的化学方程式为。（4）该流程中能循环利用的物质是（填化学式）。,解析：
23、（1）吸收池中发生的化合反应的反应物是碳酸钠、水、二氧化碳，生成物是碳酸氢钠，用观察法配平，所以方程式是：Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3；（2）二氧化碳含量高易造成温室效应，所以回收利用空气中的CO2，降低大气中CO2浓度，有利于减缓温室效应；（3）合成塔中发生的反应是：二氧化碳和氢气在催化剂和升温加压下，生成甲醇和水，用观察法配平即可，所以方程式是：CO2+3H2 CH3OH+H2O；,（4）分解池中，碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，二氧化碳和氢气在催化剂和加温加压下，生成甲醇和水，由于CO2是气体，无缝不钻，无孔不入，所以也会跟着回来点，所以也能循环利用，因此流
24、程中能循环利用的物质是：碳酸钠、水和二氧化碳。答案：（1）Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3；（2）温室效应；（3）CO2+3H2 CH3OH+H2O；（4）Na2CO3、H2O、CO2,7.小敏设计了一个从空气中分离二氧化碳的操作方案，其基本流程如图所示（部分条件未标出）。,（1）操作a的名称是，此操作需要用到的玻璃仪器有。（2）写出流程中生成碳酸钙和氢氧化钠的化学方程式。（3）整个流程中，除水外，还有二种可以循环利用的物质是（写化学式）。,解析：（1）过滤适用于分离不溶于液体的固体和液体的混合物的操作，所以操作a的名称是过滤，此操作需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；（2）根据
25、生成物是碳酸钙和氢氧化钠，将其相互交换成分就是反应物碳酸钠和氢氧化钙，所以反应物是碳酸钠和氢氧化钙，生成物是碳酸钙和氢氧化钠，用观察法配平即可，所以方程式为：Ca（OH）2+Na2C03=CaC03+2NaOH；,（3）碳酸钠和氢氧化钙反应生成了碳酸钙和氢氧化钠，而在前面空气和氢氧化钠反应生成碳酸钠，所以氢氧化钠可以循环使用；碳酸钙高温生成了氧化钙和二氧化碳，在前面氧化钙与碳酸钠溶液反应，所以氧化钙也可以循环使用。答案：（1）过滤；烧杯、玻璃棒、漏斗；（2）Ca（OH）2+Na2C03=CaC03+2NaOH；（3）NaOH、CaO,8.兴趣小组的同学从实验室中收集一桶含有FeSO4、CuSO
26、4的废液他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下方案：,（1）操作a、b的名称是，其目的是除去溶液中。步骤中发生反应的化学方程式为。（2）甲同学提出X可用金属铁，乙同学认为X可用金属锌，你认为谁的意见是正确的，理由是；加入过量的金属X的目的是。（3）滤液1与滤液2的组成是否完全相同，。混合在一起蒸发对获得晶体纯度是否有影响，理由是。,解析：（1）对于分离不溶性杂质的方法是过滤，故采用的方法是过滤，根据质量周恒定律可知步骤中发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2；（2）根据活泼金属可以将不活泼金属溶液中置换出来，铁和锌都能除去硫酸亚铁中硫酸铜杂质，但除杂时要注意“除去杂质
27、，不引入新的杂质”的原则；（3）滤液1中溶质只含有硫酸亚铁，而滤液2中还含有硫酸硫酸不具有挥发性，蒸发结晶是不会析出，影响实验结果。,答案：（1）过滤、难溶物质、Fe+H2SO4=FeSO4+H2；（2）加锌会引入新杂质，得不到硫酸亚铁晶体；使硫酸铜中的铜全部置换出来；（3）不同、硫酸不会结晶出来,考点分析：工艺流程题的解题方法指引：1.工艺的流程一般为：原料 生产（除杂）产品。出题考点上涉及到实验步骤、实验注意事项、操作名称、反应方程式、以及流程生产中涉及到的加入药品的目的、环保问题或可循环利用的物质等。2.解决此类题的基本方法是从原料涉及到的物质入手，围绕产品，设计一系列除杂的实验，考生只需弄明流程中每一步所选试剂的目的即可。,3.实验方案评价的答题方向可从以下几个方面考虑：原料的来源及价格、原料利用率、反应条件、实验操作是否简便、是否产生有害物质等。可循环利用的物质一般可选流程中出现两次的物质。,
