- 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
- 共38题
一种磁性材料的磨削废料（含镍质量分数约21%）主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题：
16.合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式________。
17.“除铁”时H2O2的作用是________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是________（填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”）溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。
18.“除铜”时，反应的离子方程式为________，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是________。
19.已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是________。
20.100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg，则镍回收率的计算式为________。
21.镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：
写出电池放电过程中正极的电极反应式________。
正确答案
5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O
解析
按照题目背景，正确书写相关离子方程式，要注意细节。
考查方向
考察一定背景下的陌生离子方程式的书写。
解题思路
根据题意去发现反应物与生成物，注意配平技巧。
易错点
1.容易写成化学方程式；
2.注意电荷守恒。
教师点评
难度不大的一个陌生离子方程式书写，只要准确把握好物质，配平难度是不大的，算基础考察。
正确答案
(1)将Fe2+氧化为Fe3+。
(2)铁氰化钾。
(3)6
解析
(1)H2O2是常见的氧化剂，要将溶液中过量的Fe2+氧化为Fe3+。
(2)要理解题意，本题要考察的是Fe2+的检验，而不是Fe3+的检验。
(3)运用化合价代数和为0的思想解决物质的组成问题。
考查方向
(1)H2O2的常见性质之一，将Fe2+氧化为Fe3+。
(2)考察Fe2+的检验与Fe3+的检验。
(3)物质的组成
解题思路
(1)原溶液有HNO3反应，但溶液中仍有可能存在少量的Fe2+。
(2)因Fe2+被氧化了，所以不能用硫氰化钾检验Fe3+；必须用铁氰化钾溶液检验是否存在。
(3)运用化合价代数和为0的基本知识，计算出n=6
易错点
①受到前面HNO3的影响，没有想到仍有过量的Fe2+。
②容易想到用硫氰化钾检验Fe3+，没有理解题意。
③没有运用化合价知识来判断阴离子数目。
教师点评
(1)基本常规要求，考察了H2O2氧化Fe2+的性质。
(2)考察了离子检验，Fe2+与Fe3+的检验。
(3)难度不大，运用化合价知识就能很好解决问题。
正确答案
(1)H2S + Cu2+=CuS↓+2H+
(2)不会生成易挥发的有毒气体H2S。
解析
（1）H2S的性质之一：与硫酸铜溶液反应，生成难电离的CuS，促进H2S的电离平衡不断向右移动，最终生成CuS与H2SO4。
（2）H2S是有毒气体。
考查方向
(1)考察离子方程式的书写，难度不大。
(2)H2S是有毒气体。
解题思路
（1）根据题意，正确书写相关离子方程式。
（2）常识性知识：H2S是有毒气体。
易错点
(1)H2S是弱酸，在离子方程式中不能拆成离子形式。
(2)认识H2S是有毒气体。
教师点评
考察难度不大，但需要学生有较厚实的化学基本功，对常见有毒物质的认识与理解要有知识贮备能力。
正确答案
过量的F-在酸性条件下会生成HF，HF会腐蚀陶瓷容器。
解析
反应生成的H+，与过量的F-结合，生成弱酸HF，进而腐蚀陶瓷。
考查方向
氢氟酸的化学性质：与SiO2反应，会腐蚀硅酸盐质仪器。
解题思路
前面“除铜”中加入H2S，会使溶液酸性增加，加入过量的NaF，过量的F-会转化为HF，HF能腐蚀玻璃、陶瓷等。
易错点
（1）没有想到之前反应生成的H+，就没有意识到生成弱酸HF，进而不会联想到HF腐蚀陶瓷的性质。
（2）应该有“造成产物不纯，产物含有F-”等类似的答案，这是没有充分理解题意造成的。
教师点评
该小题较难，需要从前面环节认识到H+的存在，过量的NaF会转化为HF，针对HF化学性质的考察也是有难度的。
正确答案
解析
认真理解题意，把握好元素守恒思想，进行化学计算。
考查方向
考察化学计算能力，能理解元素守恒思想来解决计算问题。
解题思路
总镍量：100×21%=21
产物中镍量：
两者相比，得到镍的回收率。
本题只需要列出计算公式，不需要计算出结果。
易错点
没有理解题意，不理解计算过程。
教师点评
难度不大的一个化学计算，但需要细心，需要理解题意，运用守恒思想解决问题。
正确答案
NiOOH + e- +H2O=Ni(OH)2 + OH-
解析
理解题意，把握好“放电”和“正极”两个关键词，要注意酸碱性条件。
考查方向
考察了原电池的电极反应式书写。
解题思路
首先要注意要求是“放电过程”，即考察原电池原理；然后要从化学方程式的右边向左边观察，找到正极反应物NiOOH；最后根据电解质环境写出正极NiOOH得电子的电极反应式。
易错点
（1）题目没看清，写成负极电极反应；
（2）写成“充电”时的电极反应式；
（3）电解质酸碱性环境要注意。
教师点评
仔细阅读，认真看题，拒绝粗心大意，掌握好基本知识，肯定能得高分。
[化学——选修2：化学与技术]（15分）
钒（V）是重要的战略资源，广泛应用于钢铁、航空、化工等行业。石煤是低品位的含钒矿石，其中钒元素主要以VO2、V2O3、V2O5形式存在。工业上以石煤为原料，采用钙化焙烧提钒和钠化焙烧提钒的部分工艺如下：
回答下列问题：
25.“钙化焙烧提钒”工艺中，可能用到的工业设备有________ A. 离心机 B. 焙烧炉 C. 离子交换柱 D. 分馏塔
26.“钙化焙烧提钒”工艺中，VO2、V2O3均被氧化为V2O5，再与CaO反应。
①由V2O3得到Ca(VO3)2的化学方程式为________。在此生产工艺中，CaO可用_______替代。
②“浸取”操作中反应的离子方程式为________。[已知Ca(VO3)2在水中的溶解度很小]
③NH4VO3焙烧时产生的碱性气体A可循环利用，具体措施是________。
27.“钠化焙烧提钒”工艺中，固体1的含钒物质化学式为_________。其焙烧过程需通入空气，反应的气体产物Cl2、HCl会污染环境，可用_______（填化学式）吸收以达到循环利用的目的。
28.以V2O5为原料，通过铝热反应冶炼钒，化学方程式为________。某石煤中矾元素的含量为1.2%，使用“钠化焙烧提钒”工艺，矾的总回收率为77%，则10t石煤理论上最多可以生产________t金属钒。（计算结果保留2位有效数字）
正确答案
AB
解析
工业上为了加快过滤速度，通常需要离心机来加快沉淀过程。
考查方向
考察化学生产技术中的生产设备，如沸腾炉、冷却塔、热交换器、离心机等。
解题思路
根据题意，有焙烧关键词，所以选择焙烧炉；根据流程图，有固液分离步骤，需要离心机加速沉淀。
易错点
容易漏选A答案。
教师点评
容易漏选答案，针对选项，联系实际，认真思考，减少失误。
正确答案
①V2O3 + O2 =高温= V2O5 ；
V2O5 + CaO =高温= Ca(VO3)2；CaCO3
②Ca(VO3)2 + CO32- = CaCO3 + 2VO3-
③用盐酸吸收NH3，生成NH4Cl，并用于“中性沉钒”。
解析
（1）根据题意，正确书写化学方程式；
（2）认真审题，Ca(VO3)2不能把拆成离子形式；
（3）要理解循环使用的意义。
考查方向
①考察一定背景下的化学方程式的书写；
②离子方程式的书写，要注意“拆”与“不拆”的问题；
③考察理解与综合应用能力。
解题思路
①根据题意，分步写出相关化学方程式；
工业上CaO来源于石灰石CaCO3；
②根据题意，Ca(VO3)2溶解度不大，在离子方程式中不能拆成离子，生成物CaCO3也不能拆。
③考察NH4Cl分解的NH3必须要用盐酸吸收，才能得到循环利用的NH4Cl。
易错点
①两个化学方程式容易漏写一个（两个合并也算对）；
②容易把Ca(VO3)2拆成离子形式；
③漏写HCl环节，没有把握好题意。
教师点评
（1）两个化学方程式的书写难度不大，CaO的来源也是容易得出答案的；
（2）Ca(VO3)2的信息要把握好，才能正确书写离子方程式；
（3）问题设置的很好，有一定的难度，但认真思考，理解NH3的化学性质，完全可以得出相关的答案。
正确答案
NaVO3；NaOH
解析
按照上题信息，准确找到答案：NaVO3。
考查方向
根据前面的信息，判断焙烧产物，考察了知识的迁移能力；
解题思路
运用根据前面的信息：第2小题，准确判断焙烧产物。
易错点
没有联系上题信息，无法准备找到焙烧物质。
教师点评
（1）把握好信息，要具备知识迁移能力。
（2）尾气吸收处理的绿色思想要具备。
正确答案
10Al + 3V2O5 =高温= 5Al2O3 + 6V；
0.092
解析
把握好题意，进行相关分析与计算。
考查方向
①考察铝热反应，注意反应条件
②考察基本化学计算，运用元素守恒，难度不大。
解题思路
①化学方程式书写难度不大，注意条件不要遗漏；
②运用元素守恒，10×1.2%×77%=0.0924，取两位小数，结果为0.092。
易错点
没有理解，不会计算。
教师点评
难度不大的一个计算，需要细心进行分析，准确把握好守恒思想，进行相关计算。
碱式氯化铝[ Al2(OH)nCl6-n ] 是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料（主要含Al、Al2O3、SiO2及铁的氧化物）经过精制加工而成，此产品活性较高，对工业污水具有较好的净化效果。其制备流程如下：
32.原料需要粉碎，其目的是 ；滤渣I的主要成分是 ；
33.步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，检验溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入 溶液进行检验（填试剂化学式）。
34.步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是 ；已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在1~100 nm之间，则区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是 ；若Ca(OH)2溶液过量，则步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低，用离子方程式解释其原因为 ；
35.某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3胶体时，吸收热量Q kJ ，该水解过程的热化学反应方程为 。
正确答案
增大反应物接触面积，加快溶解速率，提高Al3+的浸出率； SiO2 （或：二氧化硅）
解析
（1）原料都是固体，将固体物质粉碎，其目的是为了增大反应物接触面积，加快溶解速率（提高Al3+的浸出率）；Al、Al2O3、Fe2O3等金属或金属氧化物都能溶于酸，滤渣I的主要成分是SiO2
故答案为：（1）增大反应物接触面积，加快溶解速率，提高Al3+的浸出率； SiO2
（2）步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，检验溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入 溶液进行检验（填试剂化学式）。
考查方向
解题思路
原料都是固体，将固体物质粉碎，其目的是为了增大反应物接触面积，加快溶解速率（提高Al3+的浸出率）；Al、Al2O3、Fe2O3等金属或金属氧化物都能溶于酸，滤渣I的主要成分是SiO2
故答案为：（1）增大反应物接触面积，加快溶解速率，提高Al3+的浸出率； SiO2
易错点
能够溶解于酸的物质判断不完全
正确答案
K3[Fe(CN)6]
解析
步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子Fe2+常采用加入K3[Fe(CN)6]溶液的方法来检验。
故答案为：K3[Fe(CN)6]
考查方向
解题思路
步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子Fe2+常采用加入K3[Fe(CN)6]溶液的方法来检验。
易错点
不能通过实验现象判断出所含离子的种类
正确答案
除Fe3+ 观察是否有丁达尔效应 Al3+ + 4OH－＝AlO2- + 2H2O
解析
步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。由于碱式氯化铝的分散质粒子大小在1~100 nm之间，所以属于胶体；而滤液则属于溶液。因此区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是利用胶体的性质，观察是否有丁达尔效应，有观察是否有丁达尔效应的就是胶体，否则就是滤液。若Ca(OH)2溶液过量，则会发生反应Al3+ + 4OH－＝AlO2-+ 2H2O，导致步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低。
故答案为：除Fe3+ 观察是否有丁达尔效应 Al3+ + 4OH－＝AlO2- + 2H2O
考查方向
解题思路
步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。由于碱式氯化铝的分散质粒子大小在1~100 nm之间，所以属于胶体；而滤液则属于溶液。因此区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是利用胶体的性质，观察是否有丁达尔效应，有观察是否有丁达尔效应的就是胶体，否则就是滤液。若Ca(OH)2溶液过量，则会发生反应Al3+ + 4OH－＝AlO2-+ 2H2O，导致步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低。
易错点
书写离子反应是忽略物质的用量
正确答案
AlCl3(aq) + 3H2O(l) == Al(OH)3(胶体) + 3HCl(aq) ΔH ＝+400Q kJ∕mol
解析
某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3溶液时，吸收热量Q kJ ，该过程的热化学反应方程式为AlCl3(aq) + 3H2O(l)
故答案为：AlCl3(aq) + 3H2O(l) == Al(OH)3(胶体) + 3HCl(aq) ΔH ＝+400Q kJ∕mol
考查方向
解题思路
某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3溶液时，吸收热量Q kJ ，该过程的热化学反应方程式为AlCl3(aq) + 3H2O(l)
易错点
反应热的计算错误
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