2019年领军高考化学清除易错点专题18物质的分离、提纯与制备模拟题训练.doc
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1、- 1 -易错点 18 物质的分离、提纯与制备大题冲关1目前钴酸锂(LiCoO 2)锂离子电池应用十分广泛,从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题,某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。已知:滤液 1中阳离子有 H+、CO 3+、Fe 3+、Al 3+、Li +等;几种物质不同温度下的溶解度如下表所示:T/ 20 40 60 80S(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85S(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7(1)钴酸锂(LiCoO 2)中钴元素的化合价是_。(2)上述流程中将 CoO2-转化为 Co3+的离子
2、方程式为_。(3)滤液 1中加入 Na2SO3的主要目的是_;加入 NaClO3的主要目的是_。(4)为了使 Fe3+、Al 3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于 10-5molL-1时表示已沉淀完全)加入氨水调节 pH的最小值是_(保留一位小数) 。已知:KspFe(OH)3=1.010-39,KspAl(OH) 3=2.710-34,lg3=0.52- 2 -(5)滤液 3中加入饱和 Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是_。(6)为得到高纯度的 Li2CO3,需将粗产品 Li2CO3与盐酸反应制得的 LiCl进行电解。其原理如图所示:电解时阳极的电解反应式为_。电解
3、后向产品 LiOH溶液中加入过滤 NH4HCO3溶液生成 Li2CO3,反应的化学方程式为_。【答案】+3 4H+CoO2= 2H2O+Co3+ 将 Co3+氧化为 Co2+ 将 Fe2+氧化为 Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少 Li2CO3的损失 2Cl-e-=Cl2 2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O 2钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中,其主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO 4、MnWO 4) ,还含少量 Si、As 的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下:- 3 -已知:
4、滤渣 I的主要成份是 Fe2O3、MnO 2。上述流程中,钨的化合价只有在最后一步发生改变。常温下钨酸难溶于水。(1)请写出 FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成 Fe2O3的化学方程式:_。(2)上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至 pH=10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32 、HAsO 32 、HAsO 42 等,则“净化”过程中,加入 H2O2时发生反应的离子方程式为_,滤渣的主要成分是_。(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO 4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下 Ca(OH)2、CaWO 4的沉淀溶解平衡曲线。T 1_T2(填“”或“” )T 1
5、时 Ksp(CaWO 4)=_。将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为_。【答案】4FeWO 4+O2+8NaOH 2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O H2O2+HAsO32 HAsO 42 +H2O MgSiO3 、 MgHAsO4 110-10 WO42 +Ca(OH)2=CaWO4+2OH - 4 -3二氧化铈(CeO 2)是一种重要的稀土氧化物,平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含 SiO2、Fe 2O3、CeO 2、FeO 等物质) 。某课题组以此粉末为原料,设计如下工艺流程对资源进行回收,得到纯净的 CeO2和硫酸铁铵晶体。已知:CeO 2不溶
6、于稀硫酸,也不溶于 NaOH溶液。回答下列问题:(1)滤液 1中加入 H2O2溶液的目的是_。(2)设计实验证明滤液 1中含有 Fe2 _。(3)在酸性溶液中,已知 Fe2 溶液可以和难溶于水的 FeO(OH)反应生成 Fe3O4,书写该反应的离子方程式_。(4)由滤液 2生成 Ce(OH)4的离子方程式_。(5)取上述流程中得到的 Ce(OH)4产品 0.531 g,加硫酸溶解后,用浓度为 0.l000 molL-1的 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为 Ce3 ),消耗 25.00 mL标准溶液。该产品中- 5 -Ce(OH)4的质量分数为_ (结果保留两位有效数字),Mr(Ce)
7、140。【答案】使 Fe2 氧化为 Fe3 取少许滤液 1,滴加铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀生成,则证明滤液 1中有 Fe2 Fe2 +2FeO(OH) = Fe3O4 +2H 4Ce3 + O2 +12OH +2H2O =4Ce(OH)4 0.98 或 98% FeSO4, 所以 nCe(OH)4=n(FeSO 4)=0.12510 -3mol,mCe(OH) 4=0.12510-3208g,该产品中 Ce(OH)4的纯度的表达式为 100=98%。4氧化镁是优良的阻燃剂,同时在医药、建筑等行业的应用也十分广泛。用硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为 MgCO3,含少
8、量 SiO2、FeCO 3等)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:已知在水溶液中生成氢氧化物沉淀的 pH:Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3开始沉淀时 9.4 7.6 1.5完全沉淀时 10.4 9.7 2.8(1)菱镁矿酸溶前需要粉碎,目的是_。(2)加入 H2O2氧化时,发生反应的离子方程式为_。- 6 -(3)加氨水调节溶液的 pH范围为_ ,滤渣 2 的主要成分是_(填化学式) 。(4)流程图中在获得滤渣 2的“过滤”与“煅烧”之间要经过的操作步骤为_、过滤等操作,得到 MgSO4xH2O晶体。(5)已知煅烧 12.3gMgSO4xH2O晶体得到 2gMgO,则 x值为_。
9、【答案】提高酸溶速率 2Fe2+H2O2 + 2H+=2Fe3+ 2H2O 2.8pH9.4 Fe(OH)3 蒸发浓缩、冷却结晶 7 120+18x 4012.3 2则有 ,计算 x=7。5A 部分:由锆英砂(ZrO 2SiO2,还含少量 Fe2O3、Al 2O3、SiO 2等杂质)制备 ZrO2的流程如下:已知:ZrO 2在强碱性溶液中以 ZrO32-形式存在,在强酸性溶液中以 ZrO2+形式存在。部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的 pH如下表。Mn+ Fe3+ Al3+ ZrO2+开始沉淀时 pH 1.9 3.3 6.2沉淀完全时 pH 3.8 5.6 8.0(1)操作 I所需要
10、的玻璃仪器为_,操作 I除了得到溶液 a还可得到_。(2)加氨水至溶液 a中调节 pH的的范围是_。- 7 -(3)操作 II会得到滤液 b和滤渣 II,滤渣 II分离过程如下:氧化物 B的化学式为_。若试剂 X为盐酸,缺点是_。(4)操作 III除得到 Zr(OH)4外还得到某种溶液,向该溶液中加入 CaCO3粉末并加热,得到两种气体。该反应的离子方程式为_。(5)加入氨水至溶液 b发生的离子方程式为_。(6)为得到纯净的 ZrO2,Zr(OH) 4需要洗涤,检验 Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是_。B部分:钛精矿是从钛铁矿或钛磁铁矿中采选出来,主要成分为 FeTiO3,是生产用途非常广泛
11、的钛白粉的原料。以钛精矿石为原料制备金属钛的流程如下图所示(某些过滤过程已忽略)。已知强酸性溶液中,+4 价的钛元素以 TiO2+形式存在,金属钛不溶于稀非氧化性酸。回答下列问题:(1)步骤中加入铁屑的作用是_。(2)晶体 K俗称绿矾,晶体 K的化学式为_。(3)试写出溶液 C加热制备钛酸沉淀的化学方程式_。(4)步骤加入过量的活性炭,则发生的化学方程式为_,已知 TiO2+2Cl2 TiCl4+O2为吸热反应,且该条件下反应也能够发生,为何制备 TiCl4过程中还要加入活性炭,试解释原因_。(5)气体 F为氩气,F 的作用是_。(6)溶液 H是_,作用为_。【答案】烧杯、漏斗、玻璃棒 H2S
12、iO3 5.66.2 Al2O3 盐酸的量不易控制 2NH4+CaCO3 2NH3+Ca 2+CO2+H 2O ZrO2+2NH3H2O+H2O=Zr(OH)4+2NH 4+ 取最后一- 8 -次洗涤液,加入硝酸酸化的 AgNO3,未产生白色沉淀,则洗涤干净 防止 Fe2+被氧化 FeSO47H2O TiOSO4+2H2O H2TiO3+H 2SO4 TiO2+2Cl2+2C TiCl4+2CO 活性炭与O2反应并放热,促进反应正向移动利于制备 TiCl4 做保护气 稀盐酸 溶解 MgCl2和未反应的 Mg,过滤后提纯金属钛 - 9 -6硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知:硼镁矿主要
13、成分为 Mg2B2O5H2O,硼砂的化学式为 Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:- 10 -回答下列有关问题:(1)硼砂中 B的化合价为_,溶于热水后,常用 H2SO4调 pH为 23 制取H3BO3,反应的离子方程式为_。X 为 H3BO3晶体加热脱水的产物,其与 Mg制取粗硼的化学方程式为_。(2)MgCl27H2O需要在 HCl氛围中加热,其目的是_。若用惰性电极电解 MgCl2溶液,其总反应离子方程式为 _。(3)镁-H 2O2酸性燃料电池的反应机理为 Mg+H2O2+2H+Mg 2+2H2O,则正极反应式为_ 。(4)制得的粗硼在一定条件下生成 BI3
14、,BI 3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将 0. 020g粗硼制成的 BI3完全分解,生成的 I2用 0.30molL-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,并选用指示剂,达到滴定终点的现象是_。消耗 Na2S2O3溶液 18.00mL。该粗硼样品的纯度为 _。(提示:I 2+2S2O32 =2I +S4O62 )【答案】+3 B4O72-+2H+5H2O4H 3BO3 3Mg+B2O3 2B+3MgO 防止 MgCl2水解生成Mg(OH)2 2H2O+Mg2+2Cl- Cl2H 2+Mg(OH) 2 H2O2+2H+2e-2H 2O 当滴入最后一滴标准液时,溶液恰好由蓝色褪至无色,且半分钟不恢
15、复原色 97.3% - 11 -7某含锰矿物的主要成分有 MnCO3、MnO 2、FeCO 3、SiO 2、Al 2O3等。已知 FeCO3、MnCO 3难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,主要流程如下:(1)为提高含锰矿物浸出速率,可采取的措施有_(至少写出两条)。(2)设备 1中反应后,滤液 1里锰元素只以 Mn2+的形式存在,且滤渣 1中也无 MnO2。设备 1中发生氧化还原反应的离子方程式是_。(3)设备 2中加足量双氧水的作用是_。设计实验方案检验滤液 2中是否存在 Fe2+_。(4)已知金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的 pH如下表,加氨水调节
16、溶液的 pH等于6,滤渣 2的主要成分为_ (填化学式)。金属离子 开始沉淀的 pH 完全沉淀的 pHFe3+ 1.8 3.2- 12 -Al3+ 3.0 5.0Fe2+ 5.8 8.8Mn2+ 7.8 9.8(5)设备 4中加入过量氢氧化钠溶液,用离子方程式表示发生的反应_。(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含锰矿物进行酸浸,锰浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为_、_min。【答案】将矿石粉碎、升温、适当提高硫酸浓度、搅拌 2Fe2+MnO 24H +2Fe 3+Mn 2+2H 2O或 2FeCO3MnO 28H +2Fe 3+Mn 2+2CO 24H 2O 将 Fe2+完
17、全氧化为 Fe3+ 取少量滤液 2于试管中,加入几滴 KSCN溶液,溶液不显红色,再滴入适量氯水,若溶液变红,则有 Fe2 ,否则没有 Fe2 (或加入几滴 K3Fe(CN)6溶液,若产生蓝色沉淀,则有 Fe2 ,否则没有 Fe2 Al(OH)3 、Fe(OH) 3 Al(OH)3OH AlO 2 +2H2O 70 120min - 13 -8氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。某研究小组用粗铜(含杂质Fe)按图 1所示工艺流程制备氯化铜晶体(CuCl 22H2O):请回答下列问题:(1)为了完成步骤,可采用图 2所示的装置将粗铜完全转化为固体 a:A 装置中发生反应的离子方
18、程式是_。在该实验中,点燃 A、C 装置中的酒精灯时,应该先点燃_装置的酒精灯,D 装置的- 14 -作用是_,C 装置中生成的产物是_。有同学认为应在 B装置前增加吸收 HCl的装置,你认为是否必要_(填“是”或“否”)。(2)步骤的操作:将固体 a置于烧杯中,然后加入_,至固体完全溶解。(3)步骤中应先加入某试剂调节溶液 b的 pH以除去杂质,该试剂可选用下列试剂中的_(填序号)。aNaOH 溶液 b氨水 cCuO dCu 2(OH)2CO3 eCuSO 4溶液(4)步骤中,将溶液 c蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到 CuCl22H2O。现欲得到无水CuCl2,在实验室也可以采用图 2所示装置
19、使 CuCl22H2O脱水得到无水 CuCl2,则 A装置中的两种化学试剂是_(填名称)。【答案】MnO 24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O A 吸收尾气,防止污染空气,同时防止空气中的水蒸气进入 C装置干扰实验 CuCl2、FeCl 3 否 稀盐酸 cd 氯化钠晶体和浓硫酸 9通过海水晾晒可得粗盐,粗盐除 NaCl外,还含有 MgCl2、CaCl 2、Na 2SO4以及泥沙等杂质。以下是制备精盐的实验方案,各步操作流程如下:- 15 -(1)在第步粗盐溶解操作中要用玻璃棒搅拌,作用是_。(2)第步操作的目的是除去粗盐中的_(填化学式) ,判断 BaCl2已过量的方法是_。(3)在第步
20、操作中,选择的除杂的试剂不能用 KOH代替 NaOH,理由是_。(4)第步“过滤”操作中得到沉淀的成分有:泥沙、BaSO 4、_、_。(5) “蒸发结晶”用到的器材有:铁架台(铁圈)、坩埚钳、酒精灯、火柴、玻璃棒、_。(6)第步除原食盐中杂质离子与碳酸根的反应外还有的反应的离子方程式为:_;(7)第步操作中涉及反应的离子方程式有:_、_。【答案】加速固体溶解 Na 2SO4 或 SO42- 取少量上层清液于试管中滴入几滴氯化钡溶液,若无白色沉淀生成则说明氯化钡已经过量 若用氢氧化钾会引入新的杂质氯化钾 CaCO3 Mg(OH)2、BaCO 3 蒸发皿 CO 32-+Ba2+=BaCO3 CO
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