1、- 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 2.7 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
2、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 -2以电镀污泥主要成分为 Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO3、Fe(OH) 3和 SiO
3、2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 molL1 H2SO4溶液在室温下浸取 1 h。Cu 2(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 -（3） “反萃取”得到 CuSO4溶液制备纳米铜粉时，Cu 2 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 20
4、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】Cu 2(OH)2CO32H 2SO4=2CuSO4CO 23H 2OabFe3 的水解程度随 pH 的升高而增大2Cu2 N 2H44OH =2CuN 24H 2O 温度越高，N 2H4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）
5、某溶液中有 Mg2 、Fe 2 、Al 3 、Cu 2 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_。- 4 -（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：操作的名称是_。Na 2CO3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】Fe 2 、Fe 3 、H Fe2 、Al 3 过滤碳酸钠溶液水解显碱性，
6、碱性条件下能促进油脂的水解调节溶液 pH 使 Fe2 转化为 FeCO3Fe2 2HCO 3-=FeCO3CO 2H 2O 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：- 5 -已知:碲酸四氢钠(Na 2H4TeO6)难溶，碲酸(H 6TeO6)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
7、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(Na 2H4TeO6)，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+2H 2SO4 TeO2+2SO2+2H 2O0.5Na2H4TeO6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，
8、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(Na 2Cr2O7)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。- 6 -（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” “”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.
9、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 molL-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 molL-l Na2S2O3标准溶液滴定(已知 I2+ 2S2O32-=2I-+S4O62-)。酸性溶液中 KI 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+
10、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 NaClCr 2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O94.08%根据离子方程式，得出关系式为 Cr2O72 3I 26S 2O32 ，则求出样品中 K2Cr2O7的质量为：- 7 -0.04L0.12mol/L6 294g/mol=2.352g，纯度为 2.352/2.500100%=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(CrO 2)2中
11、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，Cr 2O72-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。转
12、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+)=32 时，铁铬氧体的化学式为_。【答案】+34Fe(CrO 2)2+7O2+8Na2CO3 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2灼烧使 Cr(OH)3分解NaC
13、rO2Cr2(SO4)32H2O+2e=2OH+H2 （或者 2H+2e=H2）33603Fe 2+ CrO42-+8H+=3Fe3+Cr3+4H2OCr2Fe20O27【解析】（1）Fe（CrO 2） 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。- 8 -7二氧化铈（CeO 2）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：Ce 4+既能与 F-结合成CeF
14、X（4-x）+ ，也能与 SO42-结合成CeSO 42+；- 9 -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：Ce 4+n（HA） 2 Ce（H 2n-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+，H 2O2在该反应中作_（填“催化剂” 、 “氧化剂”或“还
15、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+2Ce 3+Cl2+4H 2O 将 HCl（盐酸）改用 H2SO4酸浸分液漏斗还原剂2mol2Ce(OH)3+NaClO+H2O2Ce(O
16、H) 4+NaCl86%- 10 -8KAl(SO 4)212H2O（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 bH 2SO4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+、Mg 2+、Fe 3+等杂质） ，实验室利用毒重石制备BaCl22H2O 的流程如下:（4）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。（5）滤渣中
17、含_（填化学式） 。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是_。已知：Ksp（BaC 2O4）=1.610 -7，Ksp（CaC 2O4）=2.310 -9【答案】d2Al+2NaOH+2H 2O=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- 11 -9工业上用含锰废料(主要成分 MnO2，含有少量 Fe2O3、Al 2O3、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(K sp)如下表所示。氢氧化物 Al(O
18、H)3 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Mn(OH)2Ksp 1.310-33 4.010-38 2.210-20 1.910-14请回答：（1）沉淀 1 的化学式为_。- 12 -（2）室温下，调节 pH 为 5。试通过计算说明此时 Al3+、Fe 3+已沉淀完全，理由是_。 “净化”时，加入(NH 4)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(NH 4)2SO4。(NH 4)2SO4、MnSO 4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
19、MnSO4溶液的方法制备 MnO2，其阳极反应式为_。（6）25.35 g MnSO4H2O 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】CaSO 4pH=5 时，Al 3+=1.310-33/(10-9)3=1.310-6 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+SO2Mn 2+SO42- 、 Fe2O3+SO2+2H+2Fe 2+SO42-+H2O 趁热过滤 Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2 Mn3O4O 2- 13 -到为
20、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：Mn 3O4，故反应为：3MnO 2 Mn3O4O 2。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(部分操作和条件已略去
21、)：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 、Fe 3 、Mn 2 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- 14 -Fe(OH)3 27 37Fe(OH)2 76 96Mn(OH)2 83 98Mg(OH) 2 96 111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
22、 CO(NH2)2，生成盐和能参与大气循环的物质。除去 01mol CO(NH2)2时消耗 NaClO_g。【答案】2Cl +2H2O Cl2 +H 2+ 2OH 3Br2+ 3Na2CO3=NaBrO3+ 5NaBr +3CO2除去溶液中含有的 Fe2 、Fe 3 、Mn 2 杂质，使之完全生成沉淀而除去 ClO +2Fe2+ +5H2O=2Fe(OH)3+ Cl +4H+Mg2+ +2H2O Mg(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 MgCl22235- 15 -11海洋是一座巨大
23、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+NaBrO 3+NaHCO3（未配平） ，吸收 1molBr2时，- 16 -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+、Fe 3+和 M
24、n2+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：Fe 2+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+=2Fe3+Cl-+H2OMgCO3+H2O Mg(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、SO 2吸收、氧化”的过程实际上是一个 Br2的浓缩过程；
25、Na 2CO3溶液吸收溴反应配平可得：3Br 26Na 2CO33H 2O - 17 -12红帘石矿的主要成分为 Fe3O4、Al 2O3、MnCO 3、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(K 2FeO4)。工业流程如下:（1）在稀硫酸浸取矿石的过程中，MnO 2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+、Fe 2+、Fe 3+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
26、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:_。- 18 -a.稀盐酸 b.KOH c.氨水 d.MnCO 3 e.CaCO3（4）滤渣 B 经反应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】MnO 2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2OMn2+、Mg 2+、Al3+db2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O2.24
