高考化学化工流程全突破专题04物质分离或提纯的方法对点专练

1、专题04 物质分离或提纯的方法专练1胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：pH值控制可参考下列数据物 质开始沉淀时的pH值完全沉淀时的pH值氢氧化铁2.73.7氢氧化亚铁7.69.6氢氧化铜5.26.4请根据上述流程回答下列问题：（1）A物质可选用_（填字母）。a稀H2SO4 b浓H2SO4/ c浓FeCl3溶液 d浓HNO3 （2）I中加H2O2的离子方程式_。（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是_；其优点是_。（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为_。（5）V中加H2SO4调节pH=1

2、是为了_。（6）V到VI的操作是_。（7）某同学认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是_。如何改进_。【答案】b2H+ +H2O2+2Fe2+=2H2O+2Fe3+中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀不引入新的杂质Fe3+3H2O=Fe（OH）3+3H+抑制Cu2+的水解蒸发浓缩，冷却结晶，过滤产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低加热，并在稀硫酸中通入氧气【解析】2以电镀污泥主要成分为Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Fe(OH)3和SiO2等为原料制备纳米铜等的工艺流程如下：（1）“浸取”时，工业上采用3 mol·L1H2SO4溶液在室温下

3、浸取1 h。Cu2(OH)2CO3被浸取的化学方程式为_；下列措施可提高铜和铁的浸取率的是_(填字母)。a.将电镀污泥浆化处理 b.适当增大液、固质量比c.浸取时间缩短一半 d.控制浸取终点pH3（2）“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图甲所示。当pH1.7时，pH越大金属离子萃取率越低，其中Fe3萃取率降低的原因是_。（3）“反萃取”得到CuSO4溶液制备纳米铜粉时，Cu2的还原率随温度的变化如图乙所示。该反应的离子方程式为_；在2075 区间内，温度越高Cu2的还原率也越高，其原因是 _。（4）在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经_等操作可得到Fe2O3产品。【答案】Cu

4、2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2OabFe3的水解程度随pH的升高而增大2Cu2N2H44OH=2CuN24H2O温度越高，N2H4的还原性越强过滤、洗涤、干燥、煅烧3铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题。（1）生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是_。（2）某溶液中有Mg2、Fe2、Al3、Cu2等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧，并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是_。（3

5、）氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：操作的名称是_。Na2CO3溶液可以除油污，原因是_。加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是_。 请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：_。若上述过程中煅烧不充分，会含有少量的FeO，试设计实验验证产品中有FeO杂质_。【答案】Fe2、Fe3、HFe2、Al3过滤碳酸钠溶液水解显碱性，碱性条件下能促进油脂的水解调节溶液pH使Fe2转化为FeCO3Fe22HCO3-=FeCO3CO2H2O取分解后固体加硫酸溶解，取硫酸溶解后的溶液少许于试管中，滴加少量稀酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色。4硒和碲在工业上有重要用途。在铜、镍

6、镇、铅等电解工艺的阳极泥中硒、碲确主要以硒化物、碲化物及单质状态存在。一种从阳极泥中提取Se和Te的工艺流程如下：已知:碲酸四氢钠(Na2H4TeO6)难溶，碲酸(H6TeO6)可溶。回答下列问题:(1)阳极泥在600K左右加入一定浓度H2SO4焙烧时，,单质Te转化为TeO2 的化学方程式为_。(2)“焙砂”与碳酸钠充分混合，干燥后通入空气焙烧，发生氧化反应，每生成1mol碲酸四氢钠(Na2H4TeO6)，则需要的氧化剂O2至少为_mol；生成的碲酸四氢钠不用“水浸”，而采取“酸浸”的原因是_。(3)流程中“反应”处发生反应的化学方程式为_。(4)检验“还原”后的溶液中Na2SO3是否过量的

7、实验操作方法为_。(5)工艺路线中可以循环利用的物质有_、_。【答案】Te+2H2SO4TeO2+2SO2+2H2O0.5Na2H4TeO6在水中难溶，酸浸生成的H6TeO6可溶SeO2+2H2O+2SO2=2H2SO4+Se取少量“还原”后的容液于试管，加入稀H2SO4将生成的气体道入澄清石灰水，若溶液变浑浊，则Na2SO3过量。反之不过量H2SO4NaOH5工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3+)生产重铬酸钾 (K2Cr2O7)，其工艺流程及相关物质溶解度曲线如下图所示。（1）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是_。（2）通过冷却结晶析出大量K2Cr2

8、O7的原因是_。（3）固体A的主要成分为_（填化学式），用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液_(填“I”“”或“”)中，既能提高产率又可使能耗降低。（4）测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下：称取产品试样2.500 g 配成250 mL溶液，用移液管取出25.00 mL于碘量瓶中，加入10 mL 2 mol·L-l H2SO4溶液和足量KI溶液(铬的还原产物为Cr3+)，放置于暗处5 min，然后加入100 mL蒸馏水、3 mL 淀粉指示剂，用0.1200 mol·L-l Na2S2O3标准溶液滴定(已知I2+ 2S2O32-=2I-+S4O62-)。酸性溶液中KI

9、与K2Cr2O7反应的离子方程式为_。若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00 mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为_%( 保留2 位小数，设整个过程中其他杂质不参与反应)。【答案】除去Fe3+ 低温下K2Cr2O7溶解度远小于其它组分，温度的降低K2Cr2O7溶解度明显减小NaClCr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O94.08%根据离子方程式，得出关系式为Cr2O723I26S2O32，则求出样品中K2Cr2O7的质量为：0.04L×0.12mol/L÷6××294g/mol=2.352g，纯度为2.352/2.500

10、15;100%=94.08%，故答案为：94.08%。6铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857 。（1）工业上以铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2为原料冶炼铬的流程如图所示：Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为_价。高温氧化时反应的化学方程式为_。操作a由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_、铝热反应。（2）Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式_、_。（3）水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。处理含有Cr2O72-的污水方法通常为：用铁作电极电解污水，Cr2O72-被

11、阳极区生成的离子还原成为Cr3+，生成的Cr3+与阴极区生成的OH结合生成Cr(OH)3沉淀除去。则阴极上的电极反应式为_，若要处理含10 mol Cr2O72-的污水，则至少需要消耗的铁为_g。转化为重要产品磁性铁铬氧体 (CrxFeyOz)：先向含CrO42-的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气（氧化部分Fe2+）并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。写出CrO42-在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+ 的离子方程式：_，若处理含1 mol CrO42-（不考虑其它含铬微粒）的污水时恰好消耗10 mol FeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2+)n

12、(Fe3+)=32时，铁铬氧体的化学式为_。【答案】+34Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2灼烧使 Cr(OH)3分解NaCrO2Cr2(SO4)32H2O+2e=2OH+H2 （或者2H+2e=H2）33603Fe2+ CrO42-+8H+=3Fe3+Cr3+4H2OCr2Fe20O27【解析】（1）Fe（CrO2）2中Fe、Cr的化合价分别为+x、+y，根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0，（+x）+2×（+y）+4×（-2）=0，x、y均为整数，经讨论x=2，y=3，Fe的化合价为+2价，Cr的化合价为+3价。7二氧

13、化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。以氟碳铈矿（主要含CeFCO3）为原料制备CeO2的一种工艺流程图如图：已知：Ce4+既能与F-结合成CeFX（4-x）+，也能与SO42-结合成CeSO42+；在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂（HA）2萃取，而Ce3+不能。回答下列问题：（1）“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是_。（2）“酸浸”中会产生大量黄绿色气体，写出CeO2与盐酸反应的离子方程式_，为避免上述污染，请提出一种解决方案：_。（3）“萃取”时存在反应：Ce4+n（HA）2Ce·（H2n-4A2n）+4H+。实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为_。（4）“反萃取”中

14、，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2转化为Ce3+，H2O2在该反应中作_（填“催化剂”、“氧化剂”或“还原剂”），每有1molH2O2参加反应，转移电子物质的量为_。（5）“氧化”步骤的化学方程式为_。（6）取上述流程得到的CeO2产品0.50g，加硫酸溶解后，用0.10mol/L FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+，其他杂质均不参加反应），消耗25.00mL标准溶液。该产品中CeO2的质量分数为_(Ce的相对原子质量为140)。【答案】增大固体与空气的接触面积，增大反应速率，提高原料利用率2CeO2+2Cl+8H+2Ce3+Cl2+4H2O将HCl（盐酸）改用H2SO4酸浸

15、分液漏斗还原剂2mol2Ce(OH)3+NaClO+H2O2Ce(OH)4+NaCl86%8KAl(SO4)2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：（1）为尽量少引入杂质，试剂应选用_（填标号）。aHCl溶液 bH2SO4溶液 c氨水 dNaOH溶液（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。（3）沉淀B的化学式为_II毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:（4）毒重石

16、用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。（5）滤渣中含_（填化学式）。加入H2C2O4时应避免过量，原因是_。已知：Ksp（BaC2O4）=1.6×10-7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10-9【答案】d2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al(OH)3 增大接触面积从而使反应速率加快Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少9工业上用含锰废料(主要成分MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)与烟气脱硫进行联合处理并制备MnSO4的流程如下：已知：25时，部分氢氧化物的溶度积常数(Ksp)如下表

17、所示。氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Cu(OH)2Mn(OH)2Ksp1.3×10-334.0×10-382.2×10-201.9×10-14请回答：（1）沉淀1的化学式为_。（2）室温下，调节pH为5。试通过计算说明此时Al3+、Fe3+已沉淀完全，理由是_。 “净化”时，加入(NH4)2S的作用为_。（3）“酸化、还原”中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为_。（4）已知：滤液3中除MnSO4外，还含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲线如下图所示。据此判断，操作“I”应为蒸发浓缩、_、洗涤、干燥。（5）工业上可

18、用电解酸性MnSO4溶液的方法制备MnO2，其阳极反应式为_。（6）25.35 g MnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。1150时，反应的化学方程式为_。【答案】CaSO4pH=5时，Al3+=1.3×10-33/(10-9)3=1.3×10-6 <×10-5，说明Al3+已经沉淀完全。Fe(OH)3的Ksp更小，因此Fe3+也已沉淀完全除去Cu2+MnO2+SO2Mn2+SO42- 、 Fe2O3+SO2+2H+2Fe2+SO42-+H2O趁热过滤Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2

19、 Mn3O4O2到为13.05g，减少的质量为9.6g，则硫氧化物的相对质量为64，故为二氧化硫，则此时的固体为MnO2，1150时固体为为二氧化锰分解所得，锰元素质量守恒，则m（锰）=n（锰）×55=8.25g，则氧化物中m（O）=11.45g-8.25g=3.2g，n（O）=0.2mol，故n（Mn）：n（O）=0.15：0.2=3：4，则该氧化物为：Mn3O4，故反应为：3MnO2 Mn3O4O2。10海水是一个巨大的化学资源宝库，利用海水可以获得很多化工产品。（1）海水中制得的氯化钠可用于生产烧碱及氯气。反应的离子方程式是_。（2）利用制盐后的盐卤提取溴的工艺流程如下(部分操

20、作和条件已略去)：将Br2与Na2CO3反应的化学方程式补充完整：_（3）盐卤蒸发冷却后析出卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe2、Fe3、Mn2等离子。以卤块为原料制得镁的工艺流程如下(部分操作和条件已略去)：生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32737Fe(OH)27696Mn(OH)28398Mg(OH) 296111步骤中需控制pH=9.8，其目的是_。用NaClO 氧化Fe2得到Fe(OH)3沉淀的离子反应方程式是_。步骤需在HCl保护气中加热进行，请用化学平衡移动原理解释原因_。NaClO还能除去盐卤中的CO(NH2)2，生成盐和能参与大气循环的物质。除去0

21、1mol CO(NH2)2时消耗NaClO_g。【答案】2Cl+2H2OCl2 +H2+ 2OH3Br2+ 3Na2CO3=NaBrO3+ 5NaBr +3CO2除去溶液中含有的Fe2、Fe3、Mn2杂质，使之完全生成沉淀而除去ClO+2Fe2+ +5H2O=2Fe(OH)3+ Cl+4H+Mg2+ +2H2OMg(OH)2+2H+，温度升高，水解程度增大，通入 HCl，增加c(H+)，使平衡逆向移动，抑制Mg2+水解，HCl还能带出水分，最终得到无水MgCl2223511海洋是一座巨大的化学资源宝库，从中可以提取许多常见的化学物质，结合所学知识回答下列问题，（1）“吹出法”提溴空气吹出法是工

22、业规模提溴的常用方法，其流程如下：其中步骤的目的是_。步骤反应的离子方程式为_。除SO2外，步骤还可以选用Na2CO3溶液吸收溴，主要反应是Br2+Na2CO3+H2ONaBr+NaBrO3+NaHCO3（未配平），吸收1molBr2时，转移电子的物质的量为_mol。（2）实验室模拟从海带中提取碘，可能经历如下操作(或过程），请选择必要的操作(或过程），并按实验的先后顺序排列_(填写编号） （3）卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe2+、Fe3+和Mn2+等杂质离子。现以卤块为原料按下图流程制备轻质氧化镁，若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，请根据表1和表2提供的资料，回答下列问题：已知：Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去。步骤反应的离子方程式为：_；步骤的反应方程式为：_。【答案】富集溴元素（或提高溴水浓度）SO2+Br2+2H2O=4H+SO42-+2Br-5/3CEADClO-+2H+2Fe2+