高考化学考点86物质的分离和提纯必刷题.docx
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高考化学考点86物质的分离和提纯必刷题
考点八十六物质的分离和提纯
1．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业上产生的CO2分离出来并利用。
如可利用NaOH溶液来“捕捉CO2”,其基本过程如图所示（部分条件及物质未标出）
下列有关该方法的叙述中正确的是
A．能耗小是该方法的一大优点
B．整个过程中，只有一种物质可以循环利用
C．“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是过滤、蒸发、结晶
D．该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
【答案】D
2．用下列装置进行相应的实验,，能达到实验目的的是
A．图①所示装置用于粗盐提纯中除掉泥沙
B．图②所示装置用于蒸干氯化镁溶液制无水MgCl2
C．图③所示装置用于以己烯为萃取剂萃取溴水中的溴单质
D．图④所示装置用于验证乙烯的生成
【答案】A
3．烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放，实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6﹣2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。
下列说法错误的是
A．滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2
B．加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6﹣2x
C．调节pH时若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，相应的离子方程式如下：
3CaCO3+2Al3++3H2O=2Al（OH）3+3Ca2++3CO2↑
D．上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2的量，其主要原因是溶液中的部分SO32-被氧化成SO42-
【答案】C
【解析】粉煤灰和稀硫酸混合，发生反应Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反应，过滤溶液得滤渣Ⅰ为SiO2，滤液中含有Al2（SO4）3，调节pH=3.6，加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，所以滤渣Ⅱ的成分主要为CaSO4，过滤得滤液Ⅱ，二氧化硫和水反应生成的SO32-易被氧化生成SO42-。
A.通过以上分析知，酸浸时反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，氧化铝和稀硫酸完全反应、二氧化硅和稀硫酸不反应，所以滤渣I的成分为SiO2，故A正确；B.滤液中含有Al2（SO4）3，调节pH=3.6，加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，同时使Al2（SO4）3转化为Al2（SO4）x（OH）6﹣2x，故B正确；C.若溶液的pH偏高，溶液中的Al3+和OH-离子反应生成Al（OH）3，所以将会导致溶液中铝元素的含量降低，反应方程式为3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O═2Al（OH）3+3CaSO4+3CO2↑，故C错误；D.二氧化硫被吸收后生成SO32-，SO32-不稳定，易被氧化生成SO42-，所以流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2的量，故D正确。
4．MnO2和Zn是制造普通干电池的重要原料，现用软锰矿（主要成分为MnO2）和闪锌矿（主要成分为ZnS）制备MnO2和Zn的工艺流程如下：
下列说法不正确的是（）
A．酸溶时，ZnS作还原剂B．原料硫酸可以循环使用
C．操作1是萃取D．不可用盐酸代替硫酸进行酸溶
【答案】C
5．完成下列实验所选择的装置或仪器（夹持装置已略去）正确的是
【答案】A
【解析】A．溴单质易溶于四氯化碳，且四氯化碳与水互不相溶，四氯化碳与水互不反应，故A正确；B．乙酸易溶于乙醇，能透过滤纸，不能用过滤分离，故B错误；C．加热后，碘单质易升华，剩余的是KI，故C错误；D．烧杯用来粗略配制溶液，无法精确到0.0001，故D错误。
6．下列实验操作不能达到实验目的的是
选项
实验目的
实验操作
A
除去蛋白质溶液中混有的（NH4）2SO4
将混合物装入半透膜袋，并放入流动的蒸馏水中
B
除去Mg粉中混有的Al粉
加入足量的NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥
C
用CCl4萃取碘水中的I2
先从分液漏斗下口放出有机层，再从上口倒出水层
D
检验溶液中存在SO42‾
向未知溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液
【答案】D
7．下列除杂方案不正确的是（）
选项
被提纯的物质
[括号内的物质是杂质]
除杂试剂
除杂方法
A
CO（g）[CO2（g）]
NaOH溶液、浓H2SO4
洗气
B
NH4Cl（aq）[Fe3＋（aq）]
NaOH溶液
过滤
C
Cl2（g）[HCl（g）]
饱和食盐水、浓H2SO4
洗气
D
Na2CO3（s）[NaHCO3（s）]
—
加热
【答案】B
【解析】A、CO不能与NaOH发生反应，CO2属于酸性氧化物，通过NaOH、H2SO4，能够得到纯净物CO，能够达到实验目的，选项A设计合理；B、加入NaOH，引入Na＋新的杂质，不能达到实验目的，选项B设计不合理；C、HCl易溶于水，通过饱和食盐水能够吸收HCl，减少Cl2的溶解，再通过浓硫酸，进行干燥，能够达到实验目的，选项C设计合理；D、NaHCO3受热易分解，发生2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Na2CO3比NaHCO3稳定，能够达到实验目的，D选项设计合理。
8．下列实验操作与装置均正确的是（）
A．用甲装置从青蒿中提取对治疗疟疾有特效的青蒿素
B．用乙装置配制酸碱中和滴定的标准液（0.1000mol/LHCl）
C．用丙装置从海带灰中提取碘单质
D．用丁装置将含等物质的量的K2SO4和Al2（SO4）3的混合溶液蒸干得到明矾晶体
【答案】A
9．铬合金有重要的用途，从其废料中制取铬的流程如下：
已知：
①Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑。
②流程中铬元素浸出之后至生成Cr（OH）3之间均以自由移动离子状态存在于溶液中。
（1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有：
___________（写一条即可）。
（2）用纯碱调节滤液pH，得到某弱碱沉淀，若纯碱过量，则可能导致的后果是______。
（3）流程中的“副产物”中，可用作可溶性钡盐中毒解毒剂的物质的化学式是_____；可用作化肥的物质的化学式是_____________。
（4）加入草酸实现沉淀转化反应化学方程式为：
______________________。
（5）流程中利用铝热反应冶炼铬的化学方程式为：
_________________。
由滤液生成Cr（OH）3的化学方程式为：
_____________________________________。
（6）除已知反应①之外，整个流程中涉及的主要氧化还原反应有__个，分解反应有__个。
【答案】加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等H2C2O4的消耗量过大（或使Cr2+转化成沉淀而损耗）Na2SO4（NH4）2SO4Fe（OH）2+H2C2O4＝FeC2O4·2H2O↓Cr2O3+2Al
Al2O3+2Cr4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O＝4Cr（OH）3↓+4（NH4）2SO431
10．钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题:
（1）Fe位于元素周期表中的位置是__________。
（2）写出流程中电解池里发生反应的离子方程式:
__________。
（3）写出流程中“氯化”的化学方程式:
__________。
（4）写出TiCl4完全水解生成TiO2·H2O的化学方程式:
__________。
（5）高温炉中通入Ar的作用是___________。
（6）上述流程中可循环利用的物质有__________。
（7）下图为氯碱工业的装置示意图，使用______（填“阴”或“阳”）离子交换膜，目的除了降低分离氢氧化钠的成本外还可以________。
【答案】第四周期VIII族
2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+2TiCl4+6COTiCl4+3H2O=TiO2·H2O+4HCl做保护气的作用，防止高温条件下Mg和Ti被氧化Mg和Cl2阳防止氯气与氢氧化钠溶液发生副反应
11．粉煤灰（主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等）是燃煤发电过程中产生的废渣，粉煤灰的综合利用具有很大的价值。
Ⅰ．研究人员通过实验对粉煤灰中铝和铁元素的分离工艺进行了研究。
（1）以硫酸溶液分解粉煤灰，使其中的铝、铁元素溶出，过滤实现初步分离。
①写出硫酸溶液与Fe2O3反应的离子方程式_____。
②初步分离得到的滤渣主要成分是_____。
（2）向
（1）分离所得的滤液中加入还原剂使Fe3+转化为Fe2+，结合下表分析其原因____。
物质
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Al（OH）3
沉淀区间（pH）
7.06~8.95
1.94~3.20
3.69~4.8
（3）使用碱性较弱的氨水为pH调节剂，进行分离实验。
①氨水使滤液中铝离子沉淀的离子方程式为_____。
②反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如下图。
根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的范围是______________，选择该范围的理由是___________________。
Ⅱ．NH4HSO4和H2SO4按物质的量比1∶1混合配制成浸取液，220℃时，可将高铝粉煤灰中Al2O3转化为硫酸铝铵[NH4Al（SO4）2]，然后分离、煅烧获得纯Al2O3。
已知硫酸铝铵：
①溶解度：
0℃时，S＝5.2g；100℃时，S＝421.9g。
②280℃时分解。
（1）依据资料可知，将硫酸铝铵与其他溶质分离的方法是_____。
（2）煅烧NH4Al（SO4）2同时得到混合气体（NH3、N2、SO2、SO3、H2O）。
若16mol混合气体按如下装置被完全吸收制得浸取液，请将下图中试剂（化学式）及其物质的量补充完整。
____________，___________
4NH4Al（SO4）2
2Al2O3+5SO3↑+3SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O↑
【答案】6H＋＋Fe2O3
2Fe3＋＋3H2OSiO2Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀的pH相近，不易通过沉淀分离3NH3·H2O＋Al3+
Al（OH）3↓＋3NH4+略小于5铝元素沉淀较多，铁元素还没有开始大量的沉淀冷却、结晶试剂Y：
O2试剂X及其物质的量：
含2mol溶质的氨水
12．草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。
用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下图所示：
已知：
①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②酸性条件下，ClO3－不会氧化Co2+，ClO3－转化为Cl－；
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物
Fe（OH）3
Al（OH）3
Co（OH）2
Fe（OH）2
Mn（OH）2
完全沉淀的pH
3.7
5.2
9.2
9.6
9.8
（1）浸出过程中加入Na2SO3的主要目的是____。
（2）向浸出液中加入NaClO3的离子反应方程式：
______________________________________。
（3）已知：
常温下NH3·H2O
NH4+＋OH－ Kb＝1.8×10－5
H2C2O4
H＋＋HC2O4－ Ka1＝5.4×10－2
HC2O4－
H＋＋C2O42－ Ka2＝5.4×10－5
则该流程中所用（NH4）2C2O4溶液的pH____7（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（4）加入（NH4）2C2O4溶液后析出晶体，再过滤、洗涤，洗涤时可选用的试剂有___（填字母代号）。
A．蒸馏水B．自来水C．饱和的（NH4）2C2O4溶液D．稀盐酸
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1所示，萃取剂的作用是_____________________；其使用的适宜pH范围是___（填字母代号）。
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5
（6）CoC2O4·2H2O热分解质量变化过程如图2所示。
其中600℃以前是隔绝空气加热，600℃以后是在空气中加热。
A、B、C均为纯净物；C点所示产物的化学式是_____________。
【答案】将Co3+还原为Co2+ClO3－＋6Fe2+＋6H＋===Cl－＋6Fe3+＋3H2O＜A除去溶液中的Mn2+BCo2O3
13．钛（22Ti）由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。
钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
（1）Ti位于元素周期表中的位置为________。
钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_______。
（2）过程①中，铁的浸出率结果如图所示。
由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________。
（3）过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成（NH4）2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。
（4）写出由滤液D生成FePO4的离子方程式____________________________________。
（5）由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
【答案】第四周期IVB增大反应物接触面积，加快反应速率100℃3小时温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降2Fe2++H2O2+2H3PO4==2FePO4+4H++2H2O2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+3CO2↑+H2O
14．海水是巨大的资源宝库，海水淡化及其综合利用具有重要意义。
请回答下列问题：
（1）步骤I中，粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，粗盐精制过程中要使用Na2CO3溶液，请写出加入Na2CO3溶液后相关化学反应的离子方程式：
_________________________。
（2）海水提溴，制得1molBr2需要消耗_________molCl2。
步骤Ⅱ中需要向母液中加入稀硫酸酸化，其作用是_________________。
步骤Ⅱ若用Na2SO3水溶液吸收Br2，有关反应的离子方程式为_________。
（3）为了从工业Br2中提纯溴，除去产物中残留的少量Cl2，可向其中加入_________溶液。
（4）步骤Ⅳ由Mg（OH）2得到单质Mg，以下方法最合适的是_________（填序号）。
A．
B．
C．
D．
（5）判断Mg（OH）2是否洗涤干净的操作是________________________________________。
【答案】Ca2++CO32-=CaCO3↓Ba2++CO32-=BaCO3↓2抑制氯气和水反应Br2+SO32-+H2O=SO42-+2H++2Br-NaBr（或溴化钠）D取最后的洗涤液少量于试管中,向其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液 ,如果没有沉淀产生,证明沉淀已经洗涤干净
15．下列表格是元素周期表的一部分，请按要求填空
（1）元素①和⑤形成的化合物中存在的化学键类型为__________________
（2）写出由①②④形成的一种一元酸的分子式_________________
（3）写出由③形成的单质的电子式_________________
（4）列举元素⑦形成的氧化物一种用途________________；元素⑧在周期表中的位置____，
天津市有着丰富的海水资源，海水中元素⑤、⑥和⑨的含量很丰富，某化学兴趣小组先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。
请回答下列问题
回答下列问题：
（5）海水淡化的方法主要是___________________________________（至少列举2种）
（6）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，常温下，Br2的颜色为___________________。
吹出的溴用纯碱溶液吸收，吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3（未配平），当吸收1molBr2时，转移的电子数为________mol．
（7）从海水中获得元素⑤或⑥的化合物的一段工艺流程如图：
浓海水的主要成分如下:
离子
Na+
Mg2+
Cl-
SO42-
浓度/（g·L-1）
63.7
28.8
144.6
46.4
该工艺过程中，产品1的化学式为________________。
产品2为Mg（OH）2。
常温下向浓海水中滴加NaOH溶液，当Mg2+恰好完全沉淀时溶液的pH为_________。
（已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.0×10-13）
（8）欲由MgCl2·6H2O加热制备MgCl2时，实验能取得成功的关键操作或条件是_________。
采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为______________
【答案】离子键H3BO3
光导纤维、水晶饰品或制备硅等第四周期VIII族蒸馏法、离子交换膜法或电渗析法深红棕色5/3CaSO410在氯化氢气流保护下加热蒸干，或加入SOCl2后再加热蒸干MgCl2（熔融）
Mg+Cl2↑
16．用废铅蓄电池的铅泥（含PbSO4、PbO和Pb等）可制备精细化工产品3PbO·PbSO4·H2O（三盐），主要制备流程如下。
请回答下列问题：
（1）铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
若铅蓄电池放电前正、负极质量相等，放电时转移了1mol电子，则理论上两极质量之差为_____________。
（2）将滤液Ⅰ、滤液Ⅲ合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物（Mr=322），其化学式为______________________。
（3）步骤③酸溶时铅与硝酸反应生成Pb（NO3）2及NO。
滤液Ⅱ中溶质的主要成分为______（填化学式）。
（4）步骤⑥合成三盐的化学方程式为______________________。
（5）步骤⑦的洗涤操作中，检验沉淀是否洗涤完全的操作方法是__________________。
【答案】16gNaSO4·10H2OHNO34PbSO4+6NaOH
3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O取少量最后一次洗涤后的滤液于试管中，滴加BaCl2溶液和盐酸，若产生白色沉淀，则沉淀未洗涤完全，若没有白色沉淀生成，则沉淀已洗涤完全
【解析】
（1）铅蓄电池在充电时,阳极发生氧化反应,PbSO4被氧化生成PbO2，电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，若铅蓄电池放电前正、负极质量相等，放电时正极发生：
PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O，负极发生Pb-2e-+SO42-=PbSO4，转移了lmol电子，则正极、负极都生成
17．用废铅蓄电池的铅泥（含PbSO4、PbO和Pb等）可制备精细化工产品3PbO·PbSO4·H2O（三盐），主要制备流程如下。
请回答下列问题：
（1）铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
若铅蓄电池放电前正、负极质量相等，放电时转移了1mol电子，则理论上两极质量之差为__________。
（2）将滤液1、滤液3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物（Mr=322），其化学式为______________________。
（3）步骤③酸溶时铅与硝酸反应生成Pb（NO3）2及NO。
滤液2中溶质的主要成分为______（填化学式）。
（4）步骤⑥合成三盐的化学方程式为______________________。
（5）步骤⑦的洗涤操作中，检验沉淀是否洗涤完全的操作方法是__________________。
【答案】16gNaSO4·10H2OHNO34PbSO4+6NaOH
3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O取少量最后一次洗涤后的滤液于试管中，滴加BaCl2溶液和盐酸，若产生白色沉淀，则沉淀未洗涤完全，若没有白色沉淀生成，则沉淀已洗涤完全
18．信息时代产生的大量电子垃圾对环境造成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：
回答下列问题：
（1）第①步Cu与酸反应的离子方程式为_______________________________________；得到滤渣1的主要成分为________________。
（2）第②步加入H2O2的作用是______________________________________，使用H2O2的优点是______________________________________________；调节pH的目的是使_______________生成沉淀。
（3）用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________。
（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3·18H2O，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，______方案不可行。
【答案】Cu＋4H＋＋2NO3－
Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－
3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OAuPt把Fe2＋氧化为Fe3＋该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境无污染Fe3＋和Al3＋加热脱水甲
19．铬是重要的战略物质之一，由于具有质硬，耐磨，耐高温，抗腐蚀性等特性，所以在工业上应用比较广泛，在冶金工业上主要用铬铁矿（Cr2O3、FeO、SiO2、Al2O3等，其它杂质不参加反应）生产铬和铁等金属。
流程如下：
已知:
2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO3
4Na2CrO4＋4CO2；部分物质的溶解度（单位g）
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
Na2CO3
7.0
13
29
40
49
46
44
NaHCO3
6.9
8.5
9.6
11.1
12.7
14.4
16.9
Na2Cr2O7
161
170
183
198
218
240
265
（1）粉碎的目的__________________；
（2）写出焙烧时含铝物质发生的化学反应方程式_______________________________；
（3）操作4
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