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專題49 物質的分離與提純 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．鋇鹽生產(chǎn)過程中排出大量鋇泥主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]，某工廠本著資源利用和降低生產(chǎn)成本的目的。在生產(chǎn)BaCO3同時，充分利用鋇泥來制取Ba(NO3)2晶體及其它副產(chǎn)品，其部分工藝流程如下： 已知： ①Fe(OH)3和Fe(OH)2完全沉淀時溶液的pH分別為3.2和9.7 ②Ba(NO3)2在熱水中的溶解度大，在冷水中的溶解度小. ③Ksp(BaSO4)=1.110-10 Ksp(BaCO3)=5.110-9 （1）該廠生產(chǎn)的BaCO3因含有少量BaSO4而不純，提純的方法是：將產(chǎn)品加入足量飽和的Na2CO3溶液中充分攪拌、過濾、洗滌。用離子方程式說明該提純的原理 。 （2）上述流程中Ba(FeO2)2與HNO3溶液反應生成兩種鹽，反應的化學方程式為 。 （3）結合本廠生產(chǎn)實際，X試劑應選下列中的 。 A．BaCl2 B．BaCO3 C．Ba(NO3)2 D．Ba(OH)2 （4）廢渣2為 。 （5）操作III為 。 （6）過濾III后的母液應循環(huán)到容器 中(選填a、b、c) 。 （7）稱取w克的晶體樣品溶于蒸餾水中加入足量的稀硫酸，反應后經(jīng)一系列操作稱重所得沉淀質量為m克，則該晶體的純度可表示為______________。 【答案】（1）BaSO4（s）+CO32－（aq）BaCO3（s）+SO42－（aq） 【不寫（s）、（aq）不扣分，寫等號不扣分】 （2）Ba（FeO2）2+8HNO3＝Ba（NO3）2+2Fe（NO3）3+4H2O 【未配平不給分】 （3）B（4）Fe（OH）3 （5）蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 【濃縮、結晶即給分】 （6）C（7）261m/（233w）100% 【不乘以100%也給分】 考點：考查物質制備工藝流程的知識。 【名師點睛】在物質制備時，一般反應是難溶物質制備更難溶解的物質，但是任何難溶性的物質在溶液中都存在沉淀溶解平衡，只要加入其它物質使溶液中微粒濃度冪之積大于其溶度積常數(shù)，就可以產(chǎn)生該沉淀，達到沉淀的轉化，控制反應條件，改變?nèi)芤旱乃釅A性時加入的物質要盡可能不引入新的雜質離子，最好增加該溶液的成分，而且要與經(jīng)濟效益聯(lián)系起來，再物質制備過程中可以循環(huán)利用的就要使物質充分利用，既降低了物質的制備成本，同時也減少了對環(huán)境的保護，可謂一舉數(shù)得。 2．中國是世界煉鋅的發(fā)源地，宋應星著于明崇禎十年(1637年)的《天工開物》一書則是最早記述煉鋅技術的典籍?；卮鹣铝袉栴}： Ⅰ.《天工開物》中有關于“升煉倭鉛” 的記載：“爐甘石(碳酸鋅)十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……，冷淀，毀罐取出，……，即倭鉛(金屬鋅)也?！? （1）該煉鋅工藝過程主要反應的化學方程式為 。 Ⅱ. 目前，工業(yè)上主要采用 “濕法煉鋅”。以閃鋅礦(主要成分為 ZnS ，含有FeS等雜質)為原料冶煉鋅的工藝流程如下圖所示。 （2）閃鋅礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產(chǎn)生焙砂的成分的化學式為 。 （3）焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸的名稱是 。 工業(yè)上常采用“針鐵礦法”凈化浸出液，在80~100℃，F(xiàn)e3+濃度低于1g/L，調(diào)節(jié)浸出液的pH在3~5之間，溶液中的鐵可以呈針鐵礦(FeOOH)的形式析出。 （4）浸出液的Fe3+濃度較高，應先加入SO2或ZnS將 ，再以ZnO調(diào)節(jié)酸度，在空氣緩慢氧化得 Fe3+，最后Fe3+ 轉化成針鐵礦沉淀。Fe2+沉淀過程的總離子方程式為 。 （5）電解沉積鋅是以Pb-Ag合金惰性電極作陽極、純鋁板作陰極，通以直流電，在 上析出金屬鋅，電解過程的化學反應方程式為 。 【答案】（1）ZnCO3+2CZn+3CO↑（2）ZnO Fe2O3（3）硫酸 （4）其中的 Fe3+還原為Fe2+，4Fe2+ + O2 + 4ZnO + 2H2O = 4FeOOH + 4Zn2+ （5）陰，2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + 2H2SO4 + O2↑ 【考點定位】考查物質分離和提純、物質制備的工藝流程 【名師點晴】本題為工藝流程題，通過鋅的煉制考查了化學方程式、離子方程式的書寫，明確工藝流程及各種物質的性質是解題關鍵。硫化鋅精礦的焙燒可生成ZnO、氧化鐵等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸鋅、硫酸鐵，加入過量鋅充分反應，可置換出鐵，濾液中主要含有硫酸鋅，經(jīng)電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用。 3．鈷（Co）及其化合物在工業(yè)上有廣泛應用．為從某工業(yè)廢料中回收鈷，某學生設計流程如圖（廢料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物質） 已知：①物質溶解性：LiF難溶于水，Li2CO3微溶于水； ②部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見表． Fe3+ Co2+ Co3+ Al3+ pH（開始沉淀） 1.9 7.15 ﹣0.23 3.4 pH（完全沉淀） 3.2 9.15 1.09 4.7 請回答： （1）寫出步驟Ⅱ中Co2O3與鹽酸反應生成Cl2的離子方程式： ． （2）步驟Ⅲ中 Na2CO3溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，應使溶液的pH不超過 ；廢渣中的主要成分除了LiF外，還有 ． （3）NaF 與溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反應對步驟Ⅳ所起的作用是 ． （4）在空氣中加熱5.49g草酸鈷晶體（CoC2O42H2O）樣品，受熱過程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物質，其質量如表．已知：M（CoC2O42H2O）=183g/mol 溫度范圍/℃ 固體質量/g 150～210 4.41 290～320 2.41 890～920 2.25 經(jīng)測定，210～290℃過程中產(chǎn)生的氣體只有CO2，此過程發(fā)生反應的化學方程式是 ．溫度高于890℃時，固體產(chǎn)物發(fā)生分解反應，固體產(chǎn)物為 ． 【答案】（1）Co2O3+6H++2Cl﹣=2Co2++Cl2↑+3H2O；（3分） （2）7.15；（3分）Fe（OH）3；（3分） （3）降低溶液中Li+濃度，避免步驟Ⅳ中產(chǎn)生Li2CO3沉淀；（6分） （4）3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2；CoO（3分） 【考點定位】考查流程分析判斷，物質性質的理解應用。 【名師點睛】本題考查流程分析判斷，物質性質的理解應用，主要涉及固體受熱過程中質量變化計算及化學方程式書寫。廢料中加入氫氧化鈉溶液堿浸，得到鈷渣，加入鹽酸溶解后發(fā)生氧化還原反應，氧化鈷氧化氯離子為氯氣，過濾得到酸溶的溶液加入碳酸鈉溶液和NaF溶液凈化，除去鋰離子和鐵離子，在濾液中加入碳酸鈉溶液沉淀鈷離子為碳酸鈷沉淀，加入鹽酸和草酸銨溶液得到草酸鈷晶體，高溫分解得到氧化鈷，據(jù)此解答。 4．【無機工業(yè)流程】 實驗室從含碘廢液（除H2O外，含有CCl4 、I2、I－ 等）中回收碘，其實驗過程如下： （1）向含碘廢液中加入稍過量的Na2SO3溶液，將廢液中的I2還原為I－，其離子方程為 ；該操作將I2還原為I－ 的目的是 。 （2）操作X的名稱為____________。 （3）氧化時，在三頸燒瓶中將含I－的水溶液用鹽酸調(diào)至pH約為2，緩慢通入Cl2，在40 ℃左右反應(實驗裝置如圖所示)。實驗控制在較低溫度下進行的原因是 ；錐形瓶里盛放的溶液為 。 （4）已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，某含碘廢水(pH約為8)中一定存在I2，可能存在I－、IO 中的一種或兩種。請補充完整檢驗含碘廢水中是否含有I－、IO的實驗方案：取適量含碘廢水用CCl4多次萃取、分液直到水層用淀粉溶液檢驗不出有碘單質存在；____________________ 實驗中可供選擇的試劑：稀鹽酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。 【答案】（1）SO32-+I2+H2O=2I-+SO42-+2H+,使四氯化碳中碘進入水層 （2）分液（3）使氯氣在溶液中有較大的溶解度 氫氧化鈉溶液 （4）從水層取少量的溶液，加入1—2mL淀粉溶液，加熱鹽酸酸化，滴加氯化鐵溶液，若溶液變藍，說明廢水中含有碘離子；若溶液不變藍，說明廢水中不含有碘離子。另從水層取少量溶液，加入1—2mL淀粉溶液，加熱鹽酸酸化，滴加亞硫酸鈉溶液，若溶液變藍，說明廢水中含有碘酸根離子，否則不含有。 考點：考查工業(yè)流程推斷。