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

2019年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本文简介：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

2019年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本文内容：

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

2.7

3.7

氢氧化亚铁

7.6

9.6

氢氧化铜

5.2

6.4

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·L－1H2SO4溶液在室温下浸取1

h。

①Cu2(OH)2CO3被浸取的化学方程式为______________________________________；

②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pH＞3

（2）“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图甲所示。当pH＞1.7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。

①该反应的离子方程式为____________________________________________；

②在20～75

℃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】Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2OabFe3＋的水解程度随pH的升高而增大2Cu2＋＋N2H4＋4OH－===2Cu↓＋N2↑＋4H2O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）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：

①操作Ⅰ的名称是________。

②Na2CO3溶液可以除油污，原因是____________________________。

③加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是________。

④请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：______________________。

⑤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＋、H＋Fe2＋、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FeCO3Fe2＋＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O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H2SO4NaOH

5．工业上用***(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K2Cr2O7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”“Ⅱ”或“Ⅲ”)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-)。

①酸性溶液中KI

与K2Cr2O7反应的离子方程式为_____________________________。

②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NaClⅡCr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O94.08%

②根据离子方程式，得出关系式为Cr2O72－～3I2～6S2O32－，则求出样品中K2Cr2O7的质量为：

0.04L×0.12mol/L÷6××294g/mol=2.352g，纯度为2.352/2.500×100%=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：

①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为_______价。

②高温氧化时反应的化学方程式为_____________________。

③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。

①处理含有Cr2O72-的污水方法通常为：用铁作电极电解污水，Cr2O72-被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。

②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(Fe3+)=3∶2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）①Fe（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：①Ce4+既能与F-结合成[CeFX]（4-x）+，也能与SO42-结合成[CeSO4]2+；

②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，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酸浸分液漏斗还原剂2mol2Ce(OH)3+NaClO+H2O＝2Ce(OH)4+NaCl86%

8．Ⅰ．KAl(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①应选用___（填标号）。

a．HCl溶液

b．H2SO4溶液

c．氨水

d．NaOH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）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是___________________________________。

（5）滤渣Ⅱ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+3H2↑Al(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)如下表所示。

氢氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Mn(OH)2

Ksp

1.3×10-33

4.0×10-38

2.2×10-20

1.9×10-14

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+SO2＝Mn2++SO42-

、

Fe2O3+SO2+2H+＝2Fe2++SO42-+H2O趁热过滤Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2

Mn3O4＋O2↑

到为13.05g，减少的质量为9.6g，则硫氧化物的相对质量为***，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

Mn3O4＋O2↑。

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***。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)3

2．7

3．7

Fe(OH)2

7．6

9．6

Mn(OH)2

8．3

9．8

Mg(OH)

2

9．6

11．1

①步骤②中需控制pH=9.8，其目的是________________________________。

②用NaClO

氧化Fe2＋得到Fe(OH)3沉淀的离子反应方程式是______________________。

③步骤③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________。

④NaClO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0．1mol

CO(NH2)2时消耗NaClO_______g。

【答案】2Cl－+2H2OCl2

↑+H2↑+

2OH－3Br2+

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MgCl222．35

11．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业规模提溴的常用方法，其流程如下：

其中步骤②～④的目的是________________________________________________。步骤③反应的离子方程式为_______________________________。除SO2外，步骤③还可以选用Na2CO3溶液吸收溴，主要反应是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+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①反应的离子方程式为：_____________________________________；

步骤②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+=2Fe3++Cl-+H2OMgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑

【解析】（1）氧化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如県直接蒸馏原料，生产成本高。“空气吹出、SO2吸收、氧化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程；Na2CO3溶液吸收溴反应配平可得：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O

12．红帘石矿的主要成分为Fe3O4、Al2O3、MnCO3、MgO少量MnO2

等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属钰并制得绿色高效的水处理剂(K2FeO4)。工业流程如下:

（1）在稀硫酸浸取矿石的过程中，MnO2可将Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式:________________________________。

（2）浸出液中的阳离子除H+、Fe2+、Fe3+外还有_______(填离子符号)。

（3）已知:不同金属离子生成生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

离子

Fe3+

A13+

Fe2+

Mn2+

Mg2+

开始沉淀的pH

2.7

3.7

7.0

7.8

9.6

完全沉淀的pH

3.7

4.7

9.6

9.8

11.1

步骤②中调节溶液的pH

等于6，调节pH的试剂最好选用下列哪种试剂:_______(填选项字母，下同)滤渣B除掉杂质后可进一步制取K2FeO4，除掉滤渣B中杂质最好选用下列哪种试剂:_____。

a.稀盐酸

b.KOH

c.氨水

d.MnCO3

e.CaCO3

（4）滤渣B经反应④生成高效水处理剂的离子方程式_________________________。

（5）电解装置如图所示，箭头表示溶液中阴离子移动的方向；阳极电解液是稀硫酸，若阴极上只有锰单质析出，当生成11g锰时，另一个电极上产生的气体在标准状况下的体积为________

L。

【答案】MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2OMn2+、Mg2+、

Al3+db2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O2.24