2023版高考化學總復習：專題十五物質的檢驗、分離和提純應用創(chuàng)新題組

第第頁專題十五物質的檢驗、分離和提純1.某工業(yè)廢水僅含下表中的某些離子,且各種離子的物質的量濃度均為0.1mol·L-1(此數(shù)值忽略水的電離及離子的水解)。甲同學欲探究廢水的組成,進行了如下實驗:陽離子K+、Ag+、Mg2+、Cu2+陰離子Cl-、CO32?、NO3-、SOⅠ.取該無色溶液5mL,滴加一滴氨水有沉淀生成,且離子種類增加。Ⅱ.用鉑絲蘸取溶液,在火焰上灼燒,透過藍色鈷玻璃觀察,無紫色火焰。Ⅲ.另取溶液加入過量鹽酸,有無色氣體生成,該無色氣體遇空氣變成紅棕色。Ⅳ.向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成。下列推斷不正確的是()A.由Ⅰ、Ⅱ判斷,溶液中一定不含有的陽離子是K+、NH4+B.Ⅲ中加入鹽酸生成無色氣體的離子方程式是6I-+2NO3-+8H+3I2+2NO↑+4H2C.原溶液一定只含有Cl-、I-、NO3-、SO42?D.另取100mL原溶液,加入足量的NaOH溶液,充分反應后過濾、洗滌、灼燒沉淀至恒重,得到的固體質量為0.8g答案D實驗Ⅰ,溶液無色說明不含有Cu2+,滴加氨水有沉淀生成,且離子種類增加,原溶液中一定不含有NH4+,可能含有Mg2+和Al3+;實驗Ⅱ現(xiàn)象說明不含K+,A項正確。實驗Ⅲ說明溶液中含有還原性離子I-,其與NO3-和H+反應生成NO,溶液中含有I-、NO3-,無CO32?、Ag+,B項正確。由實驗Ⅳ現(xiàn)象可知,溶液中含有SO42?,各種離子的物質的量濃度均為0.1mol·L-1,根據(jù)電荷守恒,溶液中必有Cl-,故溶液中含有Mg2+、Al3+、SO42?、N2.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種暗紫色固體,低溫堿性條件下比較穩(wěn)定。高鐵酸鉀能溶于水,微溶于濃KOH溶液,且能與水反應放出氧氣,并生成Fe(OH)3膠體,常用作水處理劑。下列關于K2FeO4的工業(yè)濕法制備工藝,說法正確的是()A.“反應”時,氧化劑和還原劑的物質的量之比為2∶3B.“過濾Ⅰ”所得濾液中大量存在的離子有:Na+、Fe3+、Cl-、NO3-C.“轉化”時,反應能進行的原因是該條件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小D.“過濾Ⅱ”所得濾液在酒精燈外焰上灼燒,觀察到火焰呈黃色,說明濾液為NaOH溶液答案CA項,“反應”時發(fā)生反應2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O,氧化劑是NaClO,還原劑是Fe(NO3)3,二者物質的量之比為3∶2,錯誤;B項,NaOH過量,“過濾I”所得濾液一定不存在Fe3+,錯誤;D項,未透過藍色鈷玻璃觀察,濾液可能含有KOH溶液,錯誤。3.為研究廢舊電池的再利用,實驗室利用舊電池的銅帽(主要成分為Zn和Cu)回收Cu并制備ZnO的部分實驗過程如圖所示。下列敘述不正確的是()電池銅帽溶解稀硫酸、空氣↓調pH=2NaOH溶液↓過濾A.“溶解”操作中鼓入空氣可以起到攪拌作用B.溶解過程中發(fā)生的反應有2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2OC.調pH過程中NaOH溶液的作用是把Cu2+轉化為Cu(OH)2D.“過濾”操作中,用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒答案CA項,“溶解”操作中,鼓入空氣可以讓液體和固體充分接觸,起到攪拌作用,正確;B項,溶解過程中空氣中的氧氣和銅、硫酸反應生成硫酸銅,正確;C項,調pH=2的實質是中和過量的硫酸,防止加入的鋅粉與H2SO4反應,錯誤。4.某化工廠制備凈水劑硫酸鐵銨晶體[NH4Fe(SO4)2·6H2O]的一種方案如下:下列說法不正確的是()A.濾渣A的主要成分是CaSO4B.相同條件下,NH4Fe(SO4)2·6H2O凈水能力比FeCl3強C.“合成”反應要控制溫度,溫度過高,產(chǎn)率會降低D.“系列操作”包括蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾、干燥等答案BA項,硫酸鈣微溶于水,正確;B項,NH4+水解生成H+,抑制Fe3+的水解,故氯化鐵凈水能力比硫酸鐵銨晶體強,錯誤;C項,“合成”中溫度過高,會促進Fe5.某廢催化劑主要含Al、Ni、Mo(鉬)等的氧化物,回收利用其金屬資源的流程如下:已知:堿性條件下,Mo元素以MoO42?的形態(tài)存在;Ksp(BaMoO4)=3.5×10下列有關說法不正確的是()A.焙燒時,Al2O3與NaOH反應的化學方程式為Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OB.水浸時,控制適當溫度并不斷攪拌,有利于提高鋁、鉬的浸取率C.沉鋁后,過濾所得濾渣的主要成分是Al(OH)3D.沉鉬后,過濾所得濾液中不存在MoO答案DA項,焙燒時,Al2O3與NaOH反應生成NaAlO2和H2O,正確;B項,控制適當溫度并不斷攪拌,有利于固體與液體充分接觸,提高鋁、鉬的浸取率,正確;C項,過量CO2與AlO2-反應生成Al(OH)3沉淀,正確;D項,Ksp(BaMoO4)=3.5×10-8,BaMoO4存在沉淀溶解平衡,沉鉬后過濾,所得濾液中仍然存在少量Mo6.黃鐵礦燒渣是工業(yè)生產(chǎn)硫酸的固體廢棄物,可用其制備高效絮凝劑聚合氯化硫酸鐵鋁。下列有關說法錯誤的是()A.離心沉降能實現(xiàn)固液分離B.聚合氯化硫酸鐵鋁可用于生活廢水的殺菌消毒處理C.用漂白液作氧化劑可使含鐵溶液中的亞鐵離子氧化D.水浴加熱時應將溫度計水銀球插入水浴鍋液面下答案B固液分離的目的是回收懸浮液中的有用物質,它可以是懸浮液中的一相,也可以是兩相。為達到固液分離的目的而采用的主要操作方法有離心沉降和過濾,A正確;聚合氯化硫酸鐵鋁具有很強的吸附性,故可用作凈水劑,但不可用于殺菌消毒處理,B錯誤;漂白液具有強氧化性,能將Fe2+被氧化為Fe3+,C正確;水浴加熱時溫度計測量水的溫度,D正確。7.超臨界狀態(tài)下的CO2流體溶解性與有機溶劑相似,可提取中藥材的有效成分,工藝流程如下。下列說法中錯誤的是()A.浸泡時加入乙醇有利于中草藥有效成分的浸出B.高溫條件下更有利于超臨界CO2流體萃取C.升溫、減壓的目的是實現(xiàn)CO2與產(chǎn)品分離D.超臨界CO2流體萃取中藥材具有無溶劑殘留、綠色環(huán)保等優(yōu)點答案BA項,中草藥中的有效成分是有機物,易溶于乙醇,正確;B項,溫度越低,氣體的溶解度越大,故高溫條件不利于超臨界CO2流體萃取,錯誤;C項,升溫、減壓的目的是讓CO2氣化,從而實現(xiàn)CO2與產(chǎn)品分離,正確;D項,升溫、減壓后,CO2全部氣化,從而脫離萃取產(chǎn)品,無溶劑殘留,綠色環(huán)保,正確。8.NH4VO3微溶于冷水、能溶于熱水及稀氨水,以赤泥(主要成分是V2O5、Fe2O3、Al2O3)為原料制備NH4VO3的流程如下圖:赤泥堿浸還原磁選非磁性產(chǎn)品灼燒酸溶沉礬NH4VO3下列說法錯誤的是()A.粉碎赤泥、攪拌和加熱都能提高“堿浸”速率B.“灼燒”時需要坩堝、泥三角、三腳架、酒精燈等儀器C.“沉釩”時需加入過量的稀氨水D.分離出NH4VO3的操作是過濾、洗滌、干燥等答案CA項,增加反應物的接觸面積和升高溫度都能提高“堿浸”速率,正確;B項,灼燒固體物質需要在坩堝中進行,正確;C項,NH4VO3能溶于稀氨水,“沉釩”時加入的稀氨水不能過量,錯誤;D項,NH4VO3微溶于冷水,分離出NH4VO3的操作是過濾、洗滌、干燥等,正確。9.中國努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2,反應過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2B.環(huán)節(jié)a中物質分離的基本操作是蒸發(fā)結晶C.反應過程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質D.可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2答案BA項,NaOH溶液噴成霧狀,可增大反應物接觸面積,提高CO2吸收率,正確;B項,環(huán)節(jié)a為Na2CO3和Ca(OH)2反應生成CaCO3,需從溶液中過濾出來CaCO3再高溫煅燒,故基本操作不是蒸發(fā)結晶,錯誤;C項,NaOH和CaO在流程中既有消耗又有生成,可循環(huán)利用,正確;D項,Na2CO3可以和CO2反應,因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液,正確。10.已知碳酸氫銨是一種常用氨肥,20℃以下穩(wěn)定,工業(yè)生產(chǎn)NH4HCO3的工藝如圖所示,下列說法不正確的是()A.碳化塔中充入高壓CO2能提高碳化速率B.分離操作包括加壓蒸發(fā)、濃縮結晶、趁熱過濾C.設計過程Ⅰ是為了提高原料的利用率D.實驗室可以用如圖裝置模擬碳化塔制取少量NH4HCO3答案BA項,碳化塔中充入高壓CO2能提高CO2的溶解度,增大其濃度,提高碳化速率,正確;B項,加壓會提高蒸發(fā)溫度,為防止NH4HCO3受熱分解,應減壓蒸發(fā),錯誤;C項,分離出來的母液含有大量NH4HCO3,回收利用可以提高原料的利用率,正確;D項,氨氣極易溶于水,干燥管可以防止倒吸,大量氨氣溶于水后形成濃氨水,再通入二氧化碳反應析出NH4HCO3,可以模擬碳化塔制取少量NH4HCO3,正確。11.以冰晶石型氟化物熔體作溶劑能夠溶解氧化鋁,冰晶石具有穩(wěn)定性好、導電性好等特點。氟硅酸法制取冰晶石(微溶于水)的一種實驗流程如圖,下列說法不正確的是()A.步驟①應將NH4HCO3溶液滴入H2SiF6溶液中B.“濾渣1”的成分是SiO2C.由步驟②到產(chǎn)品的過程中包含的操作有過濾、水洗及干燥D.“母液2”溶質的主要成分為(NH4)2SO4答案AA項,根據(jù)題給信息,步驟①時需控制pH>7,若將NH4HCO3溶液滴入H2SiF6溶液(強酸)中,剛開始H2SiF6溶液過量,使得pH<7,不符合題目要求,錯誤;B項,NH4HCO3溶液和H2SiF6溶液的反應產(chǎn)物中只有SiO2不溶于水,以濾渣形式除去,正確;C項,步驟②時先通過過濾將冰晶石和母液2分離,再對冰晶石進行水洗,以除去冰晶石表面附著的雜質,最后干燥得到最終產(chǎn)品,正確;D項,NH4F和Al2(SO4)3、Na2SO4反應,得到冰晶石(Na3AlF6)和(NH4)2SO4,正確。12.“西門子”制硅法是以硅石(SiO2)為原料制備冶金級高純硅,其工藝流程如圖。已知:SiHCl3為室溫下易揮發(fā)、易水解的無色液體。下列敘述不正確的是()A.“酸浸”過程主要是酸溶除去粗硅中的氧化鎂,可用稀鹽酸代替稀硫酸B.該生產(chǎn)工藝中可循環(huán)使用的物質只有H2C.“氧化”、“分離”與“熱解”的過程均需要在無水、無氧的條件下進行D.“氧化”過程的化學方程式為Si+3HClSiHCl3+H2答案BA項,酸浸時是為了除去MgO,稀硫酸與Si不反應,故也可用稀硫酸代替稀鹽酸,正確;B項,SiHCl3被H2還原為Si,自身被氧化為HCl,也可循環(huán)利用,錯誤;C項,由于SiHCl3易水解,且H2屬于易燃易爆氣體,故“氧化”、“分離”、“熱解”過程需要在無水、無氧條件下進行,正確;D項,Si被HCl氧化生成SiHCl3,自身被還原為H2,整理可得反應的化學方程式,正確。13.MnO2在電池、玻璃、有機合成等工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。利用粗MnO2(含有雜質MnO和MnCO3)制取純MnO2的流程如圖:下列說法錯誤的是()A.“酸浸”過程中可以用濃鹽酸代替稀硫酸B.“操作X”的名稱是過濾C.“氧化”過程發(fā)生反應的離子方程式為:5Mn2++2ClO3-+4H2O5MnO2↓+Cl2↑+8H+D.Cl2與NaOH溶液加熱反應得到的NaClO3可以循環(huán)使用答案AMnO2不溶于稀硫酸,MnO2能與濃鹽酸反應,不能用濃鹽酸代替稀硫酸,故A錯誤;粗MnO2樣品加入稀硫酸,樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,MnO2不溶解,過濾即可分離,B正確;過濾后向濾液中加入氯酸鈉,將Mn2+氧化生成MnO2沉淀,C正確。14.溴化鈣可用作阻燃劑、制冷劑,具有易溶于水、易吸潮等性質。實驗室用工業(yè)大理石(含少量Al2O3、Fe2O3等雜質)制備溴化鈣的主要流程如下。下列說法錯誤的是()A.加入氫溴酸生成溴化鈣、溴化鋁、溴化鐵B.試劑a可以是生石灰,試劑b是氫溴酸C.步驟Ⅴ為了抑制水解應該在HBr的氛圍中完成D.步驟Ⅴ所含的操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌答案C工業(yè)大理石加入氫溴酸生成溴化鈣、溴化鋁、溴化鐵,A正確;試劑a可選取氫氧化鈣或生石灰,反應后過濾,濾去沉淀,向濾液中加入氫溴酸,目的是除去過量的堿,B正確;溴化鈣是強酸強堿鹽,不水解,C不正確;溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶,過濾、洗滌得到CaBr2·6H2O,D正確。15.姜黃素是一種從植物姜黃中提取的天然黃色色素,具有抗炎、抗氧化等作用。姜黃素微溶于水,易溶于有機溶劑。從姜黃粉中提取姜黃素的一種工藝過程如下圖所示,下列說法不正確的是()A.操作1為過濾B.溶解時,可以選用乙醇作為溶劑C.操作2應選用球形冷凝管,提純效果更好D.進行萃取操作時,應將分液漏斗倒轉過來下口傾斜向上振蕩答案CA項,操作1分離的是固液混合物,應用過濾操作,正確;B項,姜黃素微溶于水,易溶于有機溶劑,故溶解時選用乙醇作溶劑可使溶解效果更好,正確;C項,操作2為蒸餾,應選用直形冷凝管,不正確。思路點撥本題中分離提純過程為:①將姜黃粉進行蒸氣處理;②將蒸制后的姜黃粉與乙醇進行混合溶解;③進行過濾;④對濾液進行蒸發(fā)濃縮;⑤向濃溶液中加入萃取劑進行萃取,分液,留下有機層;⑥蒸餾除去有機層中的溶劑;⑦干燥,將姜黃素沉淀進行干燥處理可得相對純凈的姜黃素。16.從海帶中提取碘的實驗中,包括灼燒、浸取和過濾、氧化、萃取、反萃取等步驟。浸取之后的簡易流程如下圖,下列說法正確的是()A.灼燒中用到的儀器有蒸發(fā)皿、三腳架、酒精燈、玻璃棒B.操作①為過濾,其中用到的儀器只有燒杯、漏斗(帶濾紙)、鐵架臺C.試劑a為四氯化碳,萃取得到碘的四氯化碳溶液,分液時從分液漏斗上口倒出D.反萃取是在碘的四氯化碳溶液中加入濃氫氧化鈉溶液,振蕩、靜置、分液,再向水溶液中滴加45%硫酸溶液,過濾得固態(tài)碘答案D灼燒時要用坩堝和泥三角,不能用蒸發(fā)皿,A錯誤;過濾時需用玻璃棒引流,B錯誤;四氯化碳的密度比水大,則碘的四氯化碳溶液應從分液漏斗下口放出,C錯誤;有機相中加入濃氫氧化鈉溶液,碘單質與堿液發(fā)生歧化反應,生成物溶于水相,分液后向水相中滴加硫酸,含碘物質發(fā)生歸中反應生成碘單質,碘單質微溶于水,所以會析出固態(tài)碘,過濾得到碘單質,D正確。17.用鋁土礦生產(chǎn)Al2O3過程中,容易形成一種叫做“赤泥”的固體廢棄物,現(xiàn)設計從赤泥中(含F(xiàn)e2O3、Al2O3、Ga2O3)提取鎵(Ga)的工藝如圖所示,下列說法錯誤的是()已知:Ga2O3與Al2O3性質相似,能與NaOH反應生成可溶性鹽NaGaO2。A.浸渣A的主要成分是Fe2O3B.溶液B中含有的陽離子主要有Na+、Al3+C.通過萃取、反萃取的操作可實現(xiàn)Ga元素的富集D.電解過程中陰極的電極反應方程式為GaO2-+2H2O+3e-4OH-答案BA項,Al2O3、Ga2O3都能與NaOH反應生成可溶性鹽NaAlO2、NaGaO2,因此浸渣A的主要成分是Fe2O3,正確;B項,樹脂萃取了GaO2-,因此溶液B中含有的陽離子主要有Na+,錯誤;C項,通過萃取和反萃取,除去了含鋁元素的雜質,可以實現(xiàn)Ga元素的富集,正確;D項,溶液C中含有GaO2-,由GaO2-電解制備Ga,Ga元素化合價降低,在陰極上發(fā)生該反應,電極反應式為GaO2-18.硼酸三甲酯在工業(yè)上用途廣泛,以硼鎂礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O,還有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3等)為原料先制備硼酸(H3BO3),再和甲醇進行酯化反應制備硼酸三甲酯的工藝流程如圖所示:硼鎂礦→浸出硫酸↓→過濾↓浸渣→凈化除雜→過濾↓濾渣熱水↓→低溫結晶→過濾↓一次母液回答下列問題:(1)“浸出”時生成硼酸,主要反應的化學方程式為,為提高浸出速率,除把硼鎂礦粉碎外,還可以采取的措施有(寫出一條)。

(2)“凈化除雜”包含氧化和調pH兩個過程,氧化時可加入過氧化氫溶液,其目的是,氧化后加碳酸鈣調pH約為6,濾渣的主要成分為。

(3)一次母液經(jīng)過蒸發(fā)結晶、過濾可得到的主要副產(chǎn)品為(寫名稱)。

(4)制備硼酸三甲酯的硼酸純度需高于99.6%,干燥后所得粗硼酸中含有硫酸鎂和硫酸鈣雜質,可利用重結晶進行提純,如圖為不同溫度對硼酸結晶率和純度的影響,則最適宜的溫度范圍為℃。

(5)共沸物主要為甲醇和硼酸三甲酯的混合物,精餾后所得釜液可返回步驟(填步驟名稱)重復利用。

答案(1)Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3提高反應溫度或適當增加硫酸濃度(2)將Fe2+氧化為Fe3+,便于調pH時沉淀除雜Fe(OH)3、Al(OH)3、CaSO4(3)硫酸鎂(4)5~8(5)酯化反應解析(1)根據(jù)質量守恒定律知,反應的化學方程式為Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3;可采取提高反應溫度或適當增加硫酸濃度等措施提高浸出速率。(2)加H2O2溶液,目的是把Fe2+氧化為Fe3+,然后調節(jié)溶液的pH約為6,使Fe3+、Al3+沉淀而除去;濾渣的主要成分為水解生成的Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀及碳酸鈣和硫酸反應生成的微溶性物質硫酸鈣。(3)經(jīng)過前期“凈化除雜”,鐵離子、鋁離子、鈣離子等基本除去,主要剩余副產(chǎn)物為硫酸鎂。(4)由圖像可知硼酸純度隨溫度升高不斷降低,硼酸結晶率在溫度低于8℃時隨溫度升高略微增大,在溫度高于8℃時硼酸純度和結晶率下降明顯,故結合制備硼酸三甲酯所需硼酸純度要求最適宜的溫度范圍為5~8℃。(5)精餾后所得釜液主要含有甲醇,所以可以導入酯化反應中重復利用。19.中國“天問一號”探測器用于火星探測,搭載全球最先進的三結砷化鎵太陽能電池陣為其提供動力。一種從砷化鎵廢料(主要成分為GaAs,含F(xiàn)e2O3、SiO2、CaCO3等雜質)中回收單質鎵和砷的化合物的工藝流程如圖所示:已知:①Ga與Al位于同一主族,性質相似,向NaAlO2溶液中通CO2,有Al(OH)3沉淀析出;②離子完全沉淀的pH:SiO32?為8,Ga回答下列問題:(1)“濾渣①”的成分為(填化學式),“濾渣③”的成分為(填化學式),“系列操作”為、過濾、洗滌、干燥。

(2)“堿浸”過程的溫度控制在70℃,溫度不能過高或過低的原因是。

(3)“調pH①”時,不能通入過量的CO2,其原因是。

(4)“堿浸”時GaAs中Ga以NaGaO2的形式進入溶液,反應的離子方程式為

。

(5)若用240kg含7.25%砷化鎵的廢料回收鎵,得到純度為99%的鎵7.0kg,則鎵的回收率為%。

答案(1)Fe2O3、CaCO3Ga(OH)3蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶(2)溫度過低“堿浸”速率慢,溫度過高易導致H2O2受熱分解(3)通入過量的CO2,會使Ga(OH)3過早沉淀下來,使產(chǎn)率降低(4)GaAs+4OH-+4H2O2GaO2-+AsO43?解析(1)Fe2O3、CaCO3不溶于NaOH溶液,“濾渣①”的成分為Fe2O3、CaCO3;“浸出液”通CO2可得硅酸,除去硅元素,“濾液①”通CO2可將GaO2-轉化為Ga(OH)3,“濾渣③”的成分為Ga(OH)3;“濾液②”為Na3AsO4溶液,經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶可以得到Na3AsO4·12H2O。(3)通CO2可得硅酸,除去硅元素,根據(jù)信息②可知SiO32?完全沉淀的pH為8,GaO2-完全沉淀的pH為5.6,故通入過量的CO2,會使GaO2-生成Ga(OH)3過早沉淀下來,使產(chǎn)率降低。(4)“堿浸”時GaAs中Ga以NaGaO2的形式進入溶液,As會被H2O2氧化生成Na3AsO4,反應的離子方程式為GaAs+4OH-+4H2O2GaO2-20.鈷在硬質高溫合金、催化劑等高新技術領域有廣泛應用。從某煉鋅廠的廢渣(含Zn、Co、Fe、ZnO、SiO2等)中回收鈷的一種工藝流程如圖:廢渣→加熱酸浸↓濾渣1H2SO4相關金屬離子[c(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表:金屬離子Co2+Fe2+Fe3+Zn2+開始沉淀的pH7.156.31.56.2沉淀完全的pH9.158.32.88.2(1)將廢渣溶于一定濃度的硫酸中,過濾得濾渣的成分為(填化學式)。

(2)在過濾后的溶液中加入氧化劑把Fe2+氧化成Fe3+,然后通過調pH的方法將Fe3+除去,調pH可選擇的試劑為。

A.KOHB.Zn(OH)2C.ZnOD.Na2CO3要保證Fe3+完全沉淀,而Co2+和Zn2+不沉淀,必須控制的pH范圍。

(3)經(jīng)一系列操作除去Zn2+,工業(yè)上利用次氯酸鈉氧化Co2+生成Co(OH)3沉淀,實現(xiàn)鈷的回收。該反應的離子方程式為

,

若將次氯酸鈉改為Na2S2O8(還原產(chǎn)物為SO42?),則氧化劑與還原劑的物質的量之比為(4)常溫下,已知Co(OH)3的溶度積常數(shù)為Ksp,則Co3+完全沉淀時[c(Co3+)<10-5mol·L-1],溶液的pH至少為(用含Ksp的式子表示)。

答案(1)SiO2(2)BC2.8≤pH<6.2(3)ClO-+2Co2++4OH-+H2O2Co(OH)3↓+Cl-1∶2(4)14+lg3K解析(1)廢渣中二氧化硅不溶于酸,過濾得濾渣的成分為SiO2。(2)為了不引入新雜質,調pH可選擇的試劑為Zn(OH)2和ZnO,根據(jù)題表數(shù)據(jù)可知,要保證Fe3+完全沉淀,而Co2+和Zn2+不沉淀,pH范圍為2.8≤pH<6.2。(3)堿性條件下次氯酸鈉氧化Co2+生成Co(OH)3沉淀,還原產(chǎn)物為NaCl,該反應的離子方程式為ClO-+2Co2++4OH-+H2O2Co(OH)3↓+Cl-,Na2S2O8中有2個O由-1價降低為-2價,1mol氧化劑需得到2mol電子,還原劑Co2+變?yōu)镃o(OH)3,1mol還原劑失去1mol電子,故氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2。(4)Co3+完全沉淀時[c(Co3+)<10-5mol·L-1],溶液的c(OH-)=3Ksp1×10-5mol·L-1,c(H+)=KWc(OH-)=10-1421.以菱錳礦(主要成分MnCO3,主要雜質為Fe2+、Ca2+)為原料,采用氯化銨焙燒工藝,可由菱錳礦制備高純碳酸錳。其主要實驗流程如下圖所示。試回答下列問題:(1)菱錳礦粉與氯化銨混合物焙燒溫度約為500℃,菱錳礦粉與氯化銨混合物的物質的量比約為n(MnCO3)∶n(NH4Cl)=1∶2.4。選用n(NH4Cl)∶n(MnCO3)>2∶1的原因是。

(2)一種除去水浸出液中Fe2+的方法是向溶液中加入適量的MnO2粉末,攪拌,反應一段時間后,調節(jié)溶液的pH=4.5,趁熱過濾。在除雜工藝中,MnO2參與反應的離子方程式可表示為,趁熱過濾的目的是。

(3)一種除去水浸出液中Ca2+的方法是向溶液中加入適量的NH4F,反應生成CaF2沉淀除去。已知Ksp(CaF2)=2.7×10-11,若生成CaF2沉淀的清液中c(F-)=1.0×10-3mol/L,則清液中c(Ca2+)=mol/L。

(4)焙燒產(chǎn)生的尾氣和過濾Ⅱ得到的濾液都可以回收使用。焙燒尾氣中可利用的氣體為(填化學式),濾液中主要溶質為(填化學式)。

答案(1)氯化銨高溫下會分解,與MnCO3反應不徹底(2)MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O減少氯化錳晶體析出帶來的損失(3)2.7×10-5(4)NH3NH4Cl解析(1)菱錳礦與NH4Cl焙燒的反應方程式為MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O,氯化銨高溫下會分解,提高NH4Cl的用量,使MnCO3充分反應。(2)在除雜工藝中,加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+。(3)清液中c(Ca2+)=Ksp(CaF2)c2(F-22.富馬酸亞鐵又稱反丁烯二酸亞鐵,是良好的動物鐵營養(yǎng)元素補充劑,它以富馬酸、碳酸鈉和硫酸亞鐵作為反應單體,先由富馬酸和碳酸鈉合成富馬酸二鈉,再與硫酸亞鐵反應所得。某化學興趣小組在實驗室中模擬制備富馬酸亞鐵,實驗流程及裝置如下圖:加熱、溶解80℃富馬酸↓→合成反應90℃純堿↓→調節(jié)pH=6.8~7.0→合成反應98~100℃七水硫酸亞鐵↓冷卻結晶→(1)儀器A的作用是。

(2)稱取60g富