- 物质的分离和提纯
- 共4370题
采用硫酸同槽浸出软锰矿（主要成分MnO2）和黄铜矿（主要成分CuFeS2）的新工艺方法提取锰、铜、铁元素获得成功，符合绿色化学思想，生产流程示意如下：已知：
步骤①：5MnO2+2CuFeS2+10H2SO4=5MnSO4+Fe2（SO4）3+2CuSO4+4S+10H2O
（1）请写出MnO2一种用途：______．
根据下表数据，回答相关问题．
（2）E：______，F：______，D中主要溶质______（填化学式）．
（3）若c（MnSO4）=3×10-6 mol•L-1，c（CO32-）=3.3×10-5 mol•L-1，则MnSO4溶液与碳酸盐溶液按体积比2：1混合，恰好达到溶解平衡，MnCO3的Ksp=______．
（4）请写出步骤④发生的离子反应方程式：______．
（5）步骤⑤，在不同温度下分解可得到锰的不同氧化物．根据如图数据计算：530℃至1000℃时，可得一种固体纯净物．其化学式为：______．
（6）称取0.435g软锰矿于烧杯中，再分别往烧杯中加入过量的20.00mL 0.1000mol•L-1 Na2C2O4溶液和过量的硫酸，充分搅拌溶解，过滤，将滤液转移至锥形瓶中，用0.1000mol•L-1的KMnO4溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO4的溶液．反应式如下：MnO2+Na2C2O4+2H2SO4=MnSO4+Na2SO4+2CO2↑+2H2O
①写出酸性KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4溶液的离子反应方程式：______．
②计算软锰矿中MnO2的百分含量______．
正确答案
（1）在所学知识中，二氧化锰的作用有：在双氧水的分解反应中做催化剂，在实验室可以用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，故答案为：催化剂、制备氯气；
（2）根据表中数据，氢氧化铁在pH=6.4开始沉淀，当pH=9.0时沉淀完全，氢氧化铜在pH=4.2开始沉淀，当pH=6.7时沉淀完全，所以步骤②先获得的是氢氧化铁，然后获得的是氢氧化铜，最后溶液是硫酸铵，
故答案为：Fe（OH）3、Cu（OH）2、（NH4）2SO4；
（3）MnCO3的Ksp=[Mn2+]•[CO32-]=
（4）向含有锰离的盐中通入二氧化碳和氨气，可以获得碳酸锰沉淀，原理为：Mn2++2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+2NH4+，
故答案为：Mn2++2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+2NH4+；
（5）530℃是获得的是8.7g的二氧化锰，物质的量是0.1mol，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物，相对分子质量=
（6）①高锰酸钾具有强氧化性，可以将草酸根氧化，实质是：C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，
故答案为：C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
②0.1000mol•L-1的KMnO4溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO4的溶液，则草酸钠的剩余量=0.1000mol•L-1×0.004L×
0.001mol Na2C2O4溶液消耗掉的二氧化锰的物质的量为0.001mol，所以软锰矿中MnO2的百分含量=
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程示意图如下所示，完成下列填空：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上电极反应为______，与电源负极相连的电极附近，溶液pH______（选填“不变”、“升高”或“下降”）．
（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为______．
（3）如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该钡试剂可以是______．
a．Ba（OH）2 b．Ba（NO3）2 c．BaCl2
（4）为了有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为______（选填a、b、c）
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c．先加Na2CO3，后加NaOH，再加钡试剂．
正确答案
（1）电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，该电极反应为2Cl--2e-═Cl2↑，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高，
故答案为：2Cl--2e-═Cl2↑；不变；
（2）Ca2+、Mg2+等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，离子反应分别为Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓，
故答案为：Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓；
（3）添加钡试剂除去SO42-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO3）2会引入杂质硝酸根离子，所以选ac，故答案为：ac；
（4）有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，显然只有选项b符合，故答案为：b．
已知羰基化合物与饱和NaHSO3溶液可以发生以下反应：
CH3CHO+NaHSO3
(1)羰基化合物和饱和NaHSO3的反应速率如下：
可见，取代基对羰基化合物和NaHSO3反应的影响有（写出3条即可） ________________。
(2)利用以上可逆反应可以分离醛和酮的混合物，请写出能使醛与NaHSO3生成的沉淀重新溶解的试剂的化 学式 ____________（写出2种属于不同类别的物质）。
(3)检验甲基酮(RCOCH3)通常用到下列2步反应来生成难溶于水的氯仿。
①写出第一步反应的化学方程式___________ ；
②写出A的结构简式________________ 。
(4)苯甲醛在浓碱作用下反应生成苯甲酸盐和苯甲醇，此反应的类型是______________。
正确答案
(1)醛比酮容易发生该反应；苯基酮极难发生该反应；羰基所连的碳上氢越少，取代基越多，反应越难
(2)HCl、NaOH（或Na2CO3）
(3)①(CH3)2CHCOCH3+3Cl2+3NaOH→ (CH3)2CHCOCCl3+3NaCl+3H2O
②(CH3)2CHCOONa
(4)歧化（氧化还原）反应
制取纯净的氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）的生产过程如下：
I．将粗氧化铜（含少量Fe）溶解在足量的稀盐酸中，然后加热、过滤得到CuCl2（含少量FeCl2）溶液，经测定，溶液pH为2．
II．对I中所得到的溶液按下列步骤进行提纯．
已知：
试回答下列问题：
（1）下列物质中，最适合作为氧化剂X的是______．（填序号）
A．KMnO4 B．K2Cr2O4 C．H2O2 D．NaClO
（2）①加入的物质Y是______．②写出沉淀Z在水中的沉淀溶解平衡方程式：______．
（3）分离出沉淀Z，并将滤液蒸发，欲获得氯化铜晶体（CuCl2•2H2O），应采取的措施是______．
（4）①某同学利用反应：Cu+2H+═Cu2++H2↑设计实验来制取CuCl2溶液，该同学设计的装置应该为______．（填“原电池”或“电解池”）②请你在下面方框中画出该同学设计的装置图，并指明电极材料和电解质溶液．
（5）已知一些难溶物的浓度积常数如下表：
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们．（选填序号）
①NaOH ②FeS ③Na2S．
正确答案
（1）根据框图，加入氧化剂X可把Fe2+氧化为Fe3+，而没有增加新杂质，所以X为H2O2，故答案为：C；
（2）①结合题示，调节pH至4～5，使Fe3+全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu（OH）2或CuCO3，故答案为：CuO或Cu（OH）2或CuCO3；
②沉淀Z为Fe（OH）3，在溶液中存在溶解平衡：Fe（OH）3（s）
Fe2+（aq）+3OH-（aq），故答案为：Fe（OH）3（s）
Fe2+（aq）+3OH-（aq）；
（3）CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解，为抑制其水解，根据Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+，加入盐酸可起到抑制作用，并且在蒸发过程中要不断搅拌且不能蒸干．
故答案为：在HCl气流下加热浓缩，冷却结晶；
（4）①Cu与盐酸不反应，为使反应Cu+2H+═Cu2++H2↑发生，应设计成电解池，铜作阳极，故答案为：电解池；
②将反应Cu+2H+═Cu2++H2↑设计成电解池，可将铜作阳极，碳棒或铂为阴极，盐酸为电解质，设计电解池为
，
故答案为：
；
（5）①加入NaOH，易生成Hg（OH）2，Hg（OH）2不稳定，易分解最终生成有害物质Hg，并且加入NaOH成本较大，过量时引入新的杂质，②FeS较HgS、CuS易溶，加入FeS，可易生成HgS、CuS而除去溶液中的Cu2+、Pb2+、Hg2+，③加入Na2S，过量时易引入S2-杂质，所以只有②符合．
故答案为：②．
氯化钙是多用途的干燥剂和建筑防冻剂．实验室里用石灰石和盐酸制备二氧化碳的含酸废液（含有MgCl2、FeCl3等杂质）通过以下途径制得无水氯化钙．
提示：石灰乳的成分是Ca（OH）2
（1）操作 I的名称为______，操作 II的名称为______．滤渣的化学成分有______．
（2）石灰乳的作用是①______，②______．
正确答案
（1）混合物中有易溶于水的、难溶于水的物质，所以操作 I的名称是过滤；蒸发浓缩过程中溶液温度较高，降低温度使溶质从溶液中析出，该操作的名称是冷却结晶或结晶； 2 FeCl3+3Ca（OH）2=2Fe（OH）3↓+3CaCl2，
MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2，
Mg（OH）2、Fe（OH）3都难溶于水，所以滤渣的化学成分有Mg（OH）2、Fe（OH）3
故答案为：过滤；冷却结晶或结晶； Mg（OH）2、Fe（OH）3；
（2）石灰乳参加的反应有：OH-+H═H2O
2 FeCl3+3Ca（OH）2=2Fe（OH）3↓+3CaCl2，
MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2，
所以石灰乳的作用是：中和废液中的酸、使废液中的镁、铁充分沉淀．
故答案为：中和废液中的酸、使废液中的镁、铁充分沉淀．
某校开展课外研究性学习：从废旧干电池中回收碳棒、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质，整个过程如下，回答有关问题：
（1）如图是干电池的基本构造图，干电池工作时正极上的反应是N
（2）锌皮和碳棒的回收：用钳子和剪子剪开回收的干电池的锌筒，将锌皮和碳棒取出，刷洗干净，将电池内的黑色粉末移入小烧杯中．
（3）氯化铵、氯化锌的提取、分离和检验．①如何从黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2的晶体混合物？写出简要的实验步骤：______．
②用什么方法可将NH4Cl和ZnCl2的晶体混合物分离开？______．
③写出证明ZnCl2晶体中含Zn2+的操作步骤及实验现象：______（已知Zn（OH）2是两性氢氧化物且能溶解于氨水）
④最后剩余的黑色残渣的主要成分是MnO2，还有炭黑和有机物等，可用灼烧的方法除去杂质．该实验中需要用到的主要仪器除酒精灯外，还有______．
正确答案
（1）在锌锰干电池中，活泼金属锌为电池负极，反应式为Zn--2e-=Zn2+，MnO2生成Mn2O3，该过程中的Mn化合价降低，被还原，还原剂就是正极产物氢气，反应式为
2MnO2+H2=Mn2O3+H2O，故答案为：Zn--2e-=Zn2+；2MnO2+H2=Mn2O3+H2O；
（3）①黑色粉末既有可溶性的NH4Cl和ZnCl2，又有不溶物，所以可以采用溶解、过滤、结晶的办法得到ZnCl2和NH4Cl的混合物，
故答案为：向黑色粉末中加入一定量的蒸馏水充分搅拌溶解，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤，所得晶体即为ZnCl2和NH4Cl的混合物；
②NH4Cl具有热不稳定性，而且稳定性降低时又能马上化合生成氯化铵，因此可以采用加热方法，故答案为：加法；
③Zn2+中不管是先滴加强碱性或弱碱性溶液都能先出现白色沉淀，后沉淀溶解，
故答案为：取少量ZnCl2于试管中溶解，将溶液平均分为两等份，分别滴加足量NaOH溶液和氨水，两支试管中均为先后白色沉淀生成，后沉淀又溶解；
④灼烧操作需要坩埚，转移坩埚需要坩埚钳，坩埚需要放置在三脚架或铁架台的铁圈上的泥三角中，灼烧过程中要用玻璃棒搅拌，
故答案为：坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒．
Ⅰ．工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝．纯净氧化铝的熔点很高（约2045℃），在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石（Na3AlF6）在1000℃左右就可以得到熔融体．
图1是电解槽的示意图．
（1）写出电解时阴扳的电极反应式______．
（2）电解过程中生成的氧气全部与石墨电极反应生成C0和C02气体．因此，需要不断补充石墨电极．工业生产中，每生产9t铝阳极损失5.4t石墨．生成的二氧化碳的物质的量为______
Ⅱ．工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3，还含有Fe203、Si02）提取氧化铝做冶炼铝的原料．其中一种提取的搡作过程如（图2）：
请回答下列问题：
（1）请写出甲溶液中通入足量二氧化碳生成氢氧化铝的离子方程式______．
（2）沉淀乙是Fe203和Si02的混合物，向其中加入足置盐酸，写出反应的离子方程式______，充分反应后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红褐色固体，用简要的文字和化学方程式说明这一变化过程______．
（3）上述提取氧化铝的方法叫碱溶法．工业生产中还有一种酸溶法．
第一步：向铝土矿中加盐酸，然后过滤；第二步：处理得到的滤液．请你思考第二步操作中使用的化学试剂是______．
正确答案
Ⅰ．（1）由电解装置可知，阴极上铝离子得到电子，电极反应为Al3++3e-=Al，故答案为：Al3++3e-=Al；
（2）生产9t铝阳极，转移电子为
x×（4-0）+（
Ⅱ．（1）甲中含偏铝酸根离子，通入足量二氧化碳生成氢氧化铝，离子反应为AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓，
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓；
（2）沉淀乙是Fe203和Si02的混合物，向其中加入足置盐酸，发生Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O，铁离子水解，FeCl3+3H2O⇌Fe（OH）3+3HCl，加热促进水解，且盐酸易挥发，化学平衡正向移动，生成氢氧化铁，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁，2Fe（OH）3═Fe2O3+3H2O，
故答案为：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；FeCl3+3H2O⇌Fe（OH）3+3HCl，加热促进水解，且盐酸易挥发，化学平衡正向移动，生成氢氧化铁，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁，2Fe（OH）3═Fe2O3+3H2O；
（3）提取氧化铝，加盐酸氧化铝、氧化铁与酸反应，则处理废液的目的是将铝离子、铁离子分离，应选择强碱，所以步骤二中的化学试剂为NaOH溶液或强碱溶液，
故答案为：NaOH溶液或强碱溶液．
乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）是一种不溶于水的液体，熔点：-45 °C，沸点：180.8℃，它是有机合成中常用的原料。在实验室，它可以由乙酸乙酯在乙醇钠的催化作用下缩合而制得，反应式为：2CH3COOC2H5 
阅读下面关于乙酰乙酸乙酯制备的实验过程，并回答有关问题。
（1）将适量干净的金属钠放入烧瓶中，为了得到小米状的钠珠，需将钠熔化，为了防止钠的氧化，熔化时需在钠上覆盖一层有机液体，下表是钠和一些常用有机液体的物理性质：
最好选用 来熔化钠。是否能用四氯化碳？ （填“是”或“否”）理由是 。
（2）将烧瓶中的有机液体小心倾出，迅速加入适量乙酸乙酯，装上带有一根长玻璃导管的单孔胶塞，并在导管上端接一个干燥管。缓缓加热，保持瓶中混合液微沸状态。在实验中，使用烧瓶必须干燥，原料乙酸乙酯必须无水，原因是 。烧瓶配上长导管的作用是 ，导管上端接一干燥管的目的是 。
（3）步骤⑥为向混合溶液中加入饱和食盐水，其目的是 ，写出步骤⑦实验操作的主要仪器 （填最主要一种）。
粗产品（含乙酸乙酯和少量水及乙酸等）经过几步操作，最后成为纯品。
（4）向分离出的乙酰乙酸乙酯粗产品中加无水硫酸钠固体的作用是 。
（5）精馏乙酰乙酸乙酯时需要减压蒸馏，装置如图所示。冷凝管的进出水方向应 口进， 口出。毛细管的作用是 。
正确答案
（1）对二甲苯 （1分）否（1分） 四氯化碳的沸点比钠的熔点低。（2分）（说明：填“钠浮在四氯化碳上面易被空气氧化”只能得1分）
（2）有水则钠和水反应生成NaOH，使乙酸乙酯水解 ，（2分） 导气及冷凝回流， （1分） 防止空气中的水蒸气进入烧瓶 。（1分）
（3）使乙酰乙酸乙酯分层析出（分层）；（1分）（注：NaCl作用有增加溶液密度，降低酯溶解度等作用，使酯更易分层析出）分液漏斗 。（1分）
（4）干燥水分 。（1分）
（5）b ，a 。（1分，说明：两空共1分，均正确才给分）平衡压强、提供汽化中心、防暴沸。（2分，说明：任意答出一点即给满分）
试题分析：（1）为了防止钠的氧化，熔化时需在钠上覆盖一层有机液体，则有机物的密度应比Na的小，并且沸点比Na的熔点高才符合，由于苯的沸点和钠的熔点相差较小，应用对二甲苯；故答案为：对二甲苯；否；四氯化碳的沸点比钠的熔点低；
（2）因钠易与水反应，生成NaOH，使乙酸乙酯水解，则原料乙酸乙酯必须无水，烧瓶配上长导管可起到与空气充分热交换的作用，使蒸汽充分冷凝，实验必须在无水的环境中进行，可在导管上端接一干燥管，故答案为：有水则钠和水反应生成NaOH，使乙酸乙酯水解；导气及冷凝回流；防止空气中的水蒸气进入烧瓶；
（3）乙酰乙酸乙酯难溶于饱和食盐水，可使生成的有机物分层，可用分液漏斗分离；故答案为：使乙酰乙酸乙酯分层析出（分层）；分液漏斗；
（4）无水硫酸钠固体具有吸水的作用，故答案为：干燥水分；
（5）蒸馏时，应从冷凝管的下口进水，上口出水，可使冷水充满冷凝管，起到充分冷凝的作用，毛细管的起到平衡压强、提供汽化中心、防暴沸的作用，故答案为：b，a；平衡压强、提供汽化中心、防暴沸；
A和B两种有机物可以互溶，有关性质如下
(1)要除去A和B的混合物中的少量A，可采用________方法即可得到B。
A．蒸馏 B．重结晶 C．萃取 D．加水充分振荡，分液
(2)若B的分子式为C2H6O，核磁共振氢谱表明其分子中有三种化学环境不同的氢原子，强度之比为3：2：1。则B的结构简式为__________________。
(3)若质谱图显示A的相对分子质量为74，红外光谱如图所示，则A的结构简式为____________。
(4)准确称取一定质量的A和B的混合物，在足量氧气中充分燃烧，将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰，发现质量分别增重14.4g和26.4g。计算混合物中A和B的物质的量之比。
正确答案
(1)A
(2)CH3CH2OH
(3)CH3CH2OCH2CH3 (4)1:1
已知：
①浓磷酸具有吸水性，在加热条件下也难与碳、铜等单质反应．
②生成环己烯的反应：
③相应物质参数表：
某化学小组用如图所示装置以环己醇为原料制备环己烯，其步骤如下：
步骤Ⅰ．制备粗品
（1）将12.5mL环己醇加入上图反应装置中的圆底烧瓶A内，再加入2mL质量分数为85%的浓磷酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在锥形瓶D内得到环己烯粗品．其中仪器B的作用是______；此反应中不加浓硫酸的原因是______．
（2）反应装置的水浴温度控制在85℃左右，而不是130℃，是因为______的缘故．
步骤Ⅱ．制备精品
（3）为了提纯环己烯，除去粗品中的环己醇、少量酸和水等杂质，采用如下操作：
①加入饱和食盐水，再振荡、静置、分层、分液，其中食盐可起______作用．
②分液后再用______（填序号）试剂洗涤．
A．KMnO4溶液 B．稀H2SO4 C．Na2CO3溶液
③再向粗品中加入无水氯化钙后蒸馏．加入无水氯化钙目的是：______．
（4）以下区分环己烯精品和粗品的方法，合理的是：______（填序号）．
A．用酸性高锰酸钾溶液 B．用金属钠 C．测定沸点．
正确答案
（1）由于生成的环己烯的沸点为83℃，要得到液态环己烯，导管B除了导气外还具有冷凝作用，便于环己烯冷凝，因浓硫酸具有脱水性，易导致醇类物质碳化，故答案为：冷凝回流；防止产物碳化或氧化；
（2）收集时，只要液体温度达到环己烯的沸点，能把其蒸馏出来就可以了，温度太低蒸馏不出；温度太高，易导致反应温度过高而碳化，
故答案为：接近环己烯的沸点，防止反应温度过高而碳化，控制恰当的反应速率；
（3）①环己烯是烃类，不溶于氯化钠溶液，可起到盐析的作用，故答案为：盐析；
②由于分液后环己烯粗品中还含有少量的酸和环己醇，联想制备乙酸乙酯提纯产物时用c（Na2CO3溶液）洗涤可除去酸，不能用酸性高锰酸钾，否则会氧化环己烯，故答案为：C；
③水氯化钙具有吸水作用，故答案为：吸收水分；
（4）区别粗品与精品可加入金属钠，观察是否有气体产生，若无气体，则是精品，混合物没有固定的沸点，而纯净物有固定的沸点，通过测定环己烯粗品和环己烯精品的沸点，可判断产品的纯度，故答案为：BC．
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