2026年除杂试题附答案

2026年除杂试题附答案第一题混合气体A由CH₄（体积分数92%）、H₂S（5%）、PH₃（2%）、H₂O(g)（1%）组成，需提纯得到干燥纯净的CH₄（杂质含量≤0.1%）。已知：H₂S与CuSO₄溶液反应提供黑色CuS沉淀（H₂S+CuSO₄=CuS↓+H₂SO₄）；PH₃与AgNO₃溶液反应提供Ag₃P沉淀（PH₃+3AgNO₃+3H₂O=Ag₃P↓+3HNO₃+3H₂O），CH₄不参与上述反应；浓硫酸可干燥CH₄。（1）除杂试剂选择及顺序需依次通过______、______、______。（2）除杂原理第一步除去______，反应方程式为______；第二步除去______，反应方程式为______；第三步除去______，原理为______。答案（1）CuSO₄溶液、AgNO₃溶液、浓硫酸（2）H₂S；H₂S+CuSO₄=CuS↓+H₂SO₄；PH₃；PH₃+3AgNO₃+3H₂O=Ag₃P↓+3HNO₃+3H₂O；水蒸气；浓硫酸具有强吸水性，CH₄不溶于浓硫酸解析H₂S和PH₃均为还原性气体，需优先除去。CuSO₄溶液可高效吸收H₂S（CuS溶度积极小，反应彻底），但PH₃与CuSO₄反应较慢（需AgNO₃溶液快速沉淀）。因此先通过CuSO₄除H₂S，再通过AgNO₃除PH₃，最后用浓硫酸干燥。若顺序颠倒（如先AgNO₃后CuSO₄），H₂S会与AgNO₃反应提供Ag₂S沉淀（2H₂S+2AgNO₃=Ag₂S↓+2HNO₃+H₂S），但Ag₂S溶度积（6×10⁻⁵¹）小于CuS（6×10⁻³⁶），会导致AgNO₃消耗过多，因此先除H₂S更经济。浓硫酸为最后一步，避免气体通过水溶液时再次带出水蒸气。第二题某工业废水中含有NaCl（12g/L）、MgCl₂（3g/L）、FeCl₃（1g/L）、Na₂SO₄（2g/L），需提纯得到纯净的NaCl溶液（杂质离子浓度≤1×10⁻⁵mol/L）。已知：Ksp[Mg(OH)₂]=1.8×10⁻¹¹，Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10⁻³⁹，Ksp[BaSO₄]=1.1×10⁻¹⁰，Ksp[CaCO₃]=4.9×10⁻⁹，Ksp[BaCO₃]=5.1×10⁻⁹。（1）除杂试剂添加顺序需依次加入过量______、______、______，过滤后加入______，最后______。（2）关键反应方程式①除SO₄²⁻：______；②除Mg²⁺、Fe³⁺：______、______；③除过量Ba²⁺：______；④中和过量碱：______。答案（1）BaCl₂溶液、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、稀盐酸、加热煮沸（2）①Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl；②MgCl₂+2NaOH=Mg(OH)₂↓+2NaCl；FeCl₃+3NaOH=Fe(OH)₃↓+3NaCl；③BaCl₂+Na₂CO₃=BaCO₃↓+2NaCl（或CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl）；④NaOH+HCl=NaCl+H₂O；Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑解析废水中需除去的杂质离子为SO₄²⁻、Mg²⁺、Fe³⁺。SO₄²⁻需用Ba²⁺沉淀（BaCl₂），但过量Ba²⁺需后续用CO₃²⁻除去（Na₂CO₃），因此BaCl₂需在Na₂CO₃之前加入。Mg²⁺和Fe³⁺可用OH⁻沉淀，Fe³⁺沉淀所需pH（约2.7）远低于Mg²⁺（约10.7），NaOH可同时除去两者（过量NaOH不影响，后续用盐酸中和）。Na₂CO₃的作用是沉淀过量的Ba²⁺及原有的Ca²⁺（若废水中含Ca²⁺，本题虽未明确，但工业废水常含Ca²⁺，故需考虑）。过滤后溶液含过量NaOH和Na₂CO₃，加稀盐酸中和至中性，加热煮沸除去溶解的CO₂，避免残留。第三题粗产品B为KNO₃固体（含NaCl、SiO₂杂质），需提纯得到纯度≥99.5%的KNO₃晶体。已知：20℃时，KNO₃溶解度为31.6g，NaCl为36.0g；100℃时，KNO₃溶解度为246g，NaCl为39.8g；SiO₂不溶于水。（1）提纯步骤①______；②______；③______；④______；⑤干燥。（2）关键操作目的步骤②的目的是______；步骤③的目的是______。答案（1）①加水溶解（加热至100℃）；②趁热过滤；③冷却结晶（至20℃）；④过滤洗涤（2）除去SiO₂（不溶杂质）；使KNO₃因溶解度降低而析出，NaCl因溶解度变化小仍留溶液中解析KNO₃和NaCl的溶解度随温度变化差异显著（KNO₃溶解度随温度升高剧增，NaCl变化小）。将粗产品加适量水，加热至100℃，KNO₃和NaCl均溶解（假设加水足够使两者完全溶解），SiO₂不溶，趁热过滤除去SiO₂。滤液冷却至20℃，KNO₃溶解度骤降（从246g降至31.6g），大量析出晶体；NaCl溶解度仅从39.8g降至36.0g，仍大部分溶解在溶液中。过滤得到KNO₃晶体，用少量冷水洗涤（减少KNO₃溶解损失），干燥后纯度可达99.5%以上。若冷却温度过低（如0℃），KNO₃溶解度进一步降低（约13.3g），但可能导致NaCl少量析出（溶解度约35.7g），需控制冷却温度在20℃左右以平衡收率和纯度。第四题某合金废料主要成分为Al（65%）、Fe（25%）、Cu（8%）、SiO₂（2%），需制备纯净的Al₂O₃（杂质含量≤0.1%）。已知：Al(OH)₃可溶于过量强碱（Al(OH)₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O），Fe(OH)₃、Cu(OH)₂不溶于强碱；NaAlO₂溶液通入CO₂可提供Al(OH)₃沉淀（NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+NaHCO₃）。（1）工艺流程废料→______→过滤（除滤渣1）→滤液1→______→过滤（除滤渣2）→滤液2→______→过滤→Al(OH)₃→______→Al₂O₃（2）各步骤试剂及作用①第一步加入______，作用是______；②第二步加入______，作用是______；③第三步加入______，作用是______；④第四步操作是______，作用是______。答案（1）过量NaOH溶液；过量CO₂；灼烧（2）①NaOH溶液；溶解Al（2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑）和SiO₂（SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O），Fe、Cu不溶；②CO₂；使NaAlO₂转化为Al(OH)₃沉淀（NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+NaHCO₃），Na₂SiO₃转化为H₂SiO₃沉淀（Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2NaHCO₃）；③过滤；分离Al(OH)₃和H₂SiO₃；④灼烧；Al(OH)₃分解为Al₂O₃（2Al(OH)₃△=Al₂O₃+3H₂O↑）解析废料中Al和SiO₂可与NaOH反应溶解，Fe、Cu不反应（滤渣1为Fe、Cu）。滤液1含NaAlO₂和Na₂SiO₃，通入过量CO₂（酸性强于H₂SiO₃和Al(OH)₃），NaAlO₂转化为Al(OH)₃沉淀，Na₂SiO₃转化为H₂SiO₃沉淀（滤渣2为Al(OH)₃和H₂SiO₃）。由于H₂SiO₃（硅酸）不溶于水但可溶于强酸（如盐酸），需进一步分离：向滤渣2中加过量稀盐酸，H₂SiO₃溶解（H₂SiO₃+2HCl=H₂O+SiO₂↓？不，H₂SiO₃不溶于盐酸，实际应为H₂SiO₃在盐酸中仍为沉淀，因此需调整步骤。正确方法是：滤液1中先加过量NH₄Cl溶液，NaAlO₂与NH₄Cl水解反应提供Al(OH)₃沉淀（NaAlO₂+NH₄Cl+H₂O=Al(OH)₃↓+NH₃↑+NaCl），而Na₂SiO₃与NH₄Cl水解提供H₂SiO₃（Na₂SiO₃+2NH₄Cl=H₂SiO₃↓+2NH₃↑+2NaCl），过滤后Al(OH)₃和H₂SiO₃仍需分离。更优方案是：废料加过量盐酸溶解Al、Fe（2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑），Cu、SiO₂不溶（滤渣1为Cu、SiO₂）；滤液加过量NaOH，Al³+→AlO₂⁻（AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O），Fe²+→Fe(OH)₂（FeCl₂+2NaOH=Fe(OH)₂↓+2NaCl），Fe(OH)₂易被氧化为Fe(OH)₃（4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃），过滤除Fe(OH)₃（滤渣2）；滤液通CO₂得Al(OH)₃，灼烧得Al₂O₃。此流程避免了SiO₂干扰，更合理。第五题实验室需制备干燥的NH₃（杂质为H₂O、CO₂），原料为NH₄Cl固体和Ca(OH)₂固体。已知：NH₃可与CaCl₂反应提供CaCl₂·8NH₃；碱石灰（NaOH和CaO的混合物）可吸收CO₂和H₂O，不吸收NH₃。（1）发生装置反应方程式______。（2）除杂装置及试剂气体需依次通过______、______，其中______用于除CO₂，______用于除H₂O。（3）错误操作分析若用浓硫酸干燥NH₃，会导致______，反应方程式为______。答案（1）2NH₄Cl+Ca(OH)₂△=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O（2）碱石灰干燥管；无（或仅碱石灰）；碱石灰中的NaOH吸收CO₂（2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O）；碱石灰中的CaO吸收H₂O（CaO+H₂O=Ca(OH)₂）（3）NH₃被吸收；2NH₃+H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄解析NH₄Cl与Ca(OH)₂共热提供NH₃，同时产生H₂O(g)和少量CO₂（可能因Ca(OH)₂吸收空气中CO₂或NH₄Cl分解产生）。除杂需同时除去H₂O和CO₂，碱石灰（NaOH和CaO）可高效吸收两者：NaOH与CO₂反应，CaO与水反应提供Ca(OH)₂（进一步吸收CO₂）。若用浓硫酸干燥，NH₃会与H₂SO₄反应提供铵盐，导致NH₃损失。CaCl₂不能用于干燥NH₃（提供络合物），因此碱石灰是最佳选择。第六题某有机混合液由苯（沸点80.1℃）、苯酚（沸点181.8℃）、苯甲酸（沸点249.3℃）组成，需分离得到纯净的苯。已知：苯酚可与NaOH溶液反应提供易溶于水的苯酚钠（C₆H₅OH+NaOH=C₆H₅ONa+H₂O），苯甲酸可与NaOH溶液反应提供苯甲酸钠（C₆H₅COOH+NaOH=C₆H₅COONa+H₂O），苯不溶于水。（1）分离步骤①向混合液中加入______，充分振荡后______，得到有机层和水层；②有机层为______，通过______（操作）得到纯净苯；③水层中加入______，可回收苯酚和苯甲酸。（2）原理分析步骤①中加入试剂的作用是______；步骤②中操作的依据是______。答案（1）①过量NaOH溶液；分液；②苯；蒸馏（或直接分液后干燥）；③过量盐酸（或稀硫酸）（2）将苯酚、苯甲酸转化为易溶于水的钠盐，与苯（不溶于水）分层；苯与水不互溶且密度小于水，分液后有机层即为苯（若含少量水，可