岩石與礦物，分離技術（蒸餾、結晶、過濾）：练习题

下列關於從金屬礦石中提取金屬的敘述，哪一項是正確的？

在實驗室中進行簡單蒸餾，以試圖分離乙醇（沸點 \(78^\circ C\)）和水（沸點 \(100^\circ C\)）的可混溶混合物。下列哪項關於該實驗過程的描述是正確的？

某學生欲從一種含有泥沙、硫酸銅(II)及水分的混合物中，回收純淨的水及大顆粒的硫酸銅(II)晶體。以下哪一組分離技術的順序最為合適？

將一塊重量為 \(10.0\ g\) 的石灰石樣品在空氣中強熱一段時間。加熱後，固體殘餘物的質量減少至 \(7.8\ g\)。假設樣品中只有碳酸鈣 (\(CaCO_3\)) 會發生熱分解，且該石灰石樣品含有 \(15\%\) 的不反應雜質。下列哪項推論是正確的？
（相對原子質量：\(C = 12.0, O = 16.0, Ca = 40.1\)）

現有三種外觀相似的白色固體：碳酸鈣、氧化鈣和氯化鈉。某學生設計了以下實驗步驟來區別它們：
(i) 分別加入足量蒸餾水並充分攪拌。
(ii) 向步驟(i)中不溶的物質加入稀鹽酸。
(iii) 向步驟(i)所得的溶液中加入數滴酚酞指示劑。
下列哪項關於觀察結果的敘述，能最有效地區別這三種物質？

現有兩份質量相等的純碳酸鈣（\(CaCO_3\)）與純碳酸鎂（\(MgCO_3\)）粉末樣本。若將兩者分別放在坩堝中強熱至恆重，哪一份樣本產生的固體殘餘物質量較小？試從化學方程式及相對分子質量的角度簡略解釋。
（相對原子質量：\(C = 12.0, O = 16.0, Mg = 24.3, Ca = 40.1\)）

在進行分離沸點相近（相差少於 \(20^\circ C\)）的液體混合物時，為何在蒸餾裝置中加入分餾柱能提高分離效率？

在工業分餾液態空氣的過程中，氮氣在分餾柱的頂部被收集，而氧氣則在較低位置收集。根據這兩種氣體的沸點特性解釋此現象。

某化學學生獲發一份含有碳酸鈣固體和泥沙的岩石樣本混合物。他被要求設計一個流程，以獲得純淨的乾燥泥沙以及純淨的氯化鈣晶體。

(a) 學生首先將過量的稀鹽酸加入混合物中。描述觀察到的現象，並以文字反應式表示碳酸鈣與鹽酸之間的化學變化。
(b) 在反應停止後，學生應採用哪種分離技術來獲得泥沙？請說明該技術的物理原理。
(c) 得到濾液後，若要從中獲取大顆粒的氯化鈣晶體，應選擇「蒸發至乾」還是「結晶法」？請解釋你的選擇。

一位學生從受污染的岩鹽中獲得了一份含有沙粒和氯化鈉的混合物。他希望利用一系列分離技術獲取純淨且大顆粒的食鹽晶體。
(a) 描述如何從該混合物中移除沙粒。
(b) 在獲得食鹽溶液後，學生考慮採用「蒸發至乾」或「結晶法」來獲取固體食鹽。解釋為什麼「結晶法」通常能獲得比「蒸發至乾」更高純度的產物。
(c) 描述結晶過程中的兩個關鍵步驟，以確保最終獲得的是純淨且乾燥的晶體。