化工生產(chǎn)中物質(zhì)的分離與提純專題六主觀題突破3匯報人：盤點核心知識PARTONE1.?？挤蛛x、提純的操作(1)從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大)的方法：蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、干燥。(2)從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會以晶體的形式析出來)、洗滌、干燥。(3)減壓蒸發(fā)的原因：減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止某物質(zhì)分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)或失去結(jié)晶水(如題目要求制備結(jié)晶水合物產(chǎn)品)。洗滌試劑適用范圍目的蒸餾水冷水產(chǎn)物不溶于水除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)，可適當(dāng)降低固體因為溶解而造成的損失熱水有特殊的物質(zhì)其溶解度隨著溫度升高而下降除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)，可適當(dāng)降低固體因為溫度變化溶解而造成的損失有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等)固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑減少固體溶解；利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥(4)洗滌洗滌試劑適用范圍目的飽和溶液對純度要求不高的產(chǎn)品減少固體溶解酸、堿溶液產(chǎn)物不溶于酸、堿除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì)；減少固體溶解洗滌沉淀的方法：向過濾器中加入洗滌試劑至浸沒沉淀，待洗滌試劑自然流下后，重復(fù)以上操作2~3次檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈(5)萃取與反萃?、佥腿。豪梦镔|(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同，將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。②反萃取：用反萃取劑使被萃取物從負(fù)載有機(jī)相返回水相的過程，為萃取的逆過程。(6)其他①蒸發(fā)時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。②減壓蒸餾的原因：減小壓強(qiáng)，使液體沸點降低，防止受熱分解、氧化等。2.根據(jù)溶解度曲線判斷結(jié)晶的方法(1)溶解度受溫度影響較小的(如NaCl)采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法。(2)溶解度受溫度影響較大的采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。(3)帶有結(jié)晶水的鹽，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法?！緫?yīng)用示例】1.萃取法分離(1)“萃取分離”溶液中鈷、鋰的萃取率與平衡時溶液pH的關(guān)系如圖所示，pH一般選擇5左右，理由是

。

pH在5左右時，鈷、鋰的分離效率高(2)已知萃取劑A、B中pH對鈷離子、錳離子萃取率的影響如圖所示，為了除去Mn2+，應(yīng)選擇萃取劑_____(填“A”或“B”)。

B2.反萃取法分離(1)釩及其化合物在工業(yè)上有許多用途。從廢釩(主要成分V2O3、V2O5、Fe2O3、FeO、SiO2)中提取五氧化二釩的一種工藝流程如圖：已知：①VOSO4能溶于水，VO2+與Fe不能反應(yīng)；②有機(jī)溶劑H2R對VO2+及Fe3+萃取率高，但不能萃取Fe2+?！叭軇┹腿∨c反萃取”可表示為VO2++H2RVOR+2H+。為了提高VO2+的產(chǎn)率，反萃取劑可選用______(填字母)。

a.NaCl

b.NaOH

c.H2SO4c(2)鉬(Mo)是重要的過渡金屬元素，具有廣泛用途。由鉬精礦(主要成分是MoS2)濕法回收鉬酸銨[(NH4)2MoO4]部分工藝流程如圖：“濾液2”先加入有機(jī)溶劑“萃取”，再加氨水“反萃取”，進(jìn)行“萃取”和“反萃取”操作的目的是__________________________________

。

富集鉬酸根離子(或?qū)f酸根離子和其他雜質(zhì)分離)3.結(jié)晶與過濾從溶液中得到晶體的過程：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌、干燥。需要加熱得到的晶體(或物質(zhì))：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾。需要冷卻得到的晶體(或物質(zhì))：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。(1)制備MnSO4·H2O晶體。已知溶解度曲線如圖1所示，MnSO4·H2O晶體在曲線拐點右側(cè)。操作方法：滴加稀硫酸酸化，溫度

(填“高于”“低于”或“等于”)40℃，

結(jié)晶、

過濾，酒精洗滌，低溫干燥。

高于蒸發(fā)趁熱(2)制備FeSO4·7H2O晶體。已知溶解度曲線如圖2所示，F(xiàn)eSO4·7H2O晶體在曲線拐點左側(cè)。操作方法：加熱

，得到

℃飽和溶液，冷卻至

℃結(jié)晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥。

濃縮600(3)由圖3和圖4，確定以下物質(zhì)的制備方法：①制備KNO3：

、

、過濾、洗滌、干燥。

②制備KCl：蒸發(fā)

、

、洗滌、干燥。

③制備無水Na2SO3：在

(填“高于”“低于”或“等于”)34℃條件下，

、

、洗滌、干燥。蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶結(jié)晶趁熱過濾高于蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾精練高考真題PARTTWO

12已知：Be2++4HABeA2(HA)2+2H+回答下列問題：(2)為了從“熱熔冷卻”步驟得到玻璃態(tài)，冷卻過程的特點是

?？焖倮鋮s12在本流程生產(chǎn)過程中，先將鋁硅酸鹽加熱熔融后快速冷卻得到其玻璃態(tài)，加入稀硫酸酸浸得到的濾渣成分為H2SiO3；“濾液1”中含有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油后HA與Be2+反應(yīng)生成BeA2(HA)2進(jìn)入有機(jī)相中，Al3+進(jìn)入水相1中；在有機(jī)相中加入過量氫氧化鈉后BeA2(HA)2轉(zhuǎn)化為Na2[Be(OH)4]進(jìn)入水相2中，分離出含NaA的煤油；對水相2加熱，Na2[Be(OH)4]轉(zhuǎn)化為Be(OH)2，通過過濾分離出來，最后通過一系列操作得到金屬鈹。12熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固時，若緩慢冷卻則會形成晶體，若快速冷卻則會形成非晶態(tài)，即玻璃態(tài)。(3)“萃取分液”的目的是分離Be2+和Al3+，向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，觀察到的現(xiàn)象是______________________________

。12先產(chǎn)生白色沉淀，后白色沉淀快“濾液1”中有Be2+和Al3+，加入含HA的煤油后HA將Be2+萃取到有機(jī)相中，則水相1中含有Al3+；若向過量燒堿的溶液中逐滴加入少量水相1的溶液，可觀察到的現(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后白色沉淀快速溶解。速溶解12反萃取過程中BeA2(HA)2與燒堿反應(yīng)生成Na2[Be(OH)4]，化學(xué)方程式為BeA2(HA)2+6NaOH===Na2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O；濾液2的主要成分為NaOH，可進(jìn)入反萃取步驟再利用。(4)寫出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式________________________

?！盀V液2”可以進(jìn)入

步驟再利用。BeA2(HA)2+6NaOH===Na2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O反萃取2.[2017·全國卷Ⅲ，27(4)]重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：12有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到

(填字母)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。

a.80℃ b.60℃

c.40℃ d.10℃步驟⑤的反應(yīng)類型是

。d復(fù)分解反應(yīng)題型突破練PARTTHREE答案123451.(1)①Cu2S+O2

2Cu+SO2

Fe3O4②作氧化劑，將Cu2O和Cu氧化為Cu2+

2Cu2++4I-===2CuI↓+I2③洗去殘余水分且可快速晾干蘸取最后一次洗滌液進(jìn)行焰色試驗，如果火焰無黃色則已洗凈(或其他合理答案)(2)蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO4·10H2O，并防止Na2SO4因溶于水而損耗答案123452.(1)①推電子②<(2)①Na2SO3

2

②(NH4)3PO4+RE(NO3)3===REPO4↓+3NH4NO3

③—C4H9有較強(qiáng)的推電子作用，導(dǎo)致稀土與萃取劑形成的配位鍵牢固，難以斷裂實現(xiàn)反萃取(3)CaC2O4(4)硝酸銨、硝酸答案123453.(1)Cu2O+H2O2+4H+===2Cu2++3H2O(2)取最后一次洗滌液于試管中，加入鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再加氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則證明洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則證明沒有洗滌干凈(3)將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物；作溶劑答案123454.

答案123455.

12345答案1.(1)碘化亞銅(CuI)是陽極射線管覆蓋物，不溶于水和乙醇。下圖是工業(yè)上由冰銅制取無水碘化亞銅的流程。①步驟a中Cu2S被轉(zhuǎn)化為Cu，同時有大氣污染物A生成，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。熔渣B主要成分為黑色磁性物質(zhì)，其化學(xué)式為

。Cu2S+O22Cu+SO2Fe3O412345答案②步驟b中H2O2的作用是

；步驟c中加入過量NaI涉及的主要反應(yīng)的離子方程式為

。③步驟d用乙醇洗滌的優(yōu)點是

；檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是________________________________________________________________________。作氧化劑，將Cu2O和Cu氧化為Cu2+2Cu2++4I-===2CuI↓+I2洗去殘余水分且可快速晾干蘸取最后一次洗滌液進(jìn)行焰色試驗，如果火焰無黃色則已洗凈(或其他合理答案)

12345答案(2)下圖是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線，則由Na2SO4溶液得到Na2SO4固體的操作是

→

→用乙醇洗滌→干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是_______________________________________

。蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO4·10H2O，并防止Na2SO4因溶于水而損耗12345答案2.(2023·廈門高三第二次質(zhì)量檢測)磷精礦主要成分為Ca5F(PO4)3，含少量REPO4、FeO、Fe2O3、SiO2，其中RE代表稀土元素。從磷精礦分離稀土元素的工業(yè)流程如下。12345答案(1)“萃取”的目的是富集RE，但其他元素也會按一定比例進(jìn)入萃取劑中。①通過3ROH+POCl3

(RO)3PO+3HCl制得有機(jī)磷萃取劑(RO)3PO，其中—R代表烴基，—R對(RO)3PO產(chǎn)率的影響如下表?！猂—CH2CH3—CH2CH2CH3—CH2CH2CH2CH3(RO)3PO產(chǎn)率/%826220由表可知，隨著碳原子數(shù)增加，烴基

(填“推電子”或“吸電子”)能力增強(qiáng)，O—H更難斷裂，(RO)3PO產(chǎn)率降低。

推電子12345答案②“萃取”過程使用的萃取劑(C4H9O)3PO的結(jié)構(gòu)如圖，與RE3+配位的能力：1號O原子

(填“>”“<”或“=”)2號O原子。

<12345答案磷精礦加入硝酸酸浸，二氧化硅不反應(yīng)得到濾渣1，稀土元素、鐵、鈣元素進(jìn)入濾液，加入萃取劑萃取出稀土元素，然后加入亞硫酸鈉將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵，通入氨氣，調(diào)節(jié)pH分離出含有稀土的固相，再加入硝酸溶解，加入硫酸除去鈣元素得到濾渣2硫酸鈣，濾液加入草酸分離出草酸稀土。由隨著碳原子數(shù)增加，烴基推電子能力增強(qiáng)可知，烴基導(dǎo)致1號位氧更難與RE3+配位，故與RE3+配位的能力：1號O原子<2號O原子。12345答案(2)“反萃取”的目的是分離RE和Fe元素。向“萃取液”中通入NH3，F(xiàn)e2+、Fe3+、RE3+的沉淀率隨pH變化如圖。①試劑X為

(填“Na2SO3”或“NaClO”)，應(yīng)調(diào)節(jié)pH為

。Na2SO32由圖可知，亞鐵離子與RE的分離效果更好，則試劑X為將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子的物質(zhì)，故應(yīng)選擇Na2SO3；結(jié)合圖像可知，應(yīng)調(diào)節(jié)pH為2，此時RE幾乎完全沉淀，而亞鐵離子幾乎沒有沉淀，分離效果好。12345答案②通入NH3得到REPO4沉淀的過程：ⅰ.H3PO4+3NH3===(NH4)3PO4；ⅱ._______________________________________(寫出該過程的化學(xué)方程式)。(NH4)3PO4+RE(NO3)3===REPO4↓+3NH4NO3總反應(yīng)為通入NH3得到REPO4沉淀，反應(yīng)ⅰ.H3PO4+3NH3===(NH4)3PO4，則反應(yīng)ⅱ為(NH4)3PO4和稀土的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為REPO4沉淀的反應(yīng)：(NH4)3PO4+RE(NO3)3===REPO4↓+3NH4NO3。12345答案

—C4H9有較強(qiáng)的推電子作用，導(dǎo)致稀土與萃取劑形成的配位鍵牢固，難以斷裂實現(xiàn)反萃取12345答案(3)若略去“凈化”過程，則制得的草酸稀土?xí)煊?/p>

(填化學(xué)式)雜質(zhì)。

(4)在整個工藝中，可從副產(chǎn)物中提取

(填名稱)，用于生產(chǎn)氮肥。

CaC2O4硝酸銨、硝酸在整個工藝中，通入氨氣生成的硝酸銨，以及酸溶加入的硝酸均含有氮元素，故可從副產(chǎn)物中提取硝酸銨、硝酸用于生產(chǎn)氮肥。12345答案3.廢舊太陽能電池CIGS具有較高的回收利用價值，其主要組成為CuIn0.5Ga0.5Se2。某探究小組回收處理流程如圖：(1)高溫焙燒得到的燒渣主要成分是氧化物(如：Cu2O、In2O3、Ga2O3)，“酸浸氧化”得藍(lán)色溶液，則該過程發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_________________________________。H2O2+4H+===2Cu2++3H2OCu2O+1234答案(2)“濾渣”與SOCl2混合前需要洗滌、干燥，檢驗濾渣是否洗凈的操作：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SOCl2的作用：

。取最后一次洗滌液于試管中，加入鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再加氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則證明洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則證明沒有洗滌干凈將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物；作溶劑5

12345答案

(1)含鈰礦石進(jìn)行的“一系列操作”包含用硫酸酸浸，其中鈰浸出率與溫度的關(guān)系如圖1所示，鈰浸出率與硫酸濃度的關(guān)系如圖2所示。工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)選擇的適宜溫度是

℃，適宜的硫酸濃度是

mol·L-1。

12345答案953.012345答案(2)步驟一中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________

。

(3)步驟三中，反應(yīng)生成Ce(OH)4的化學(xué)方程式為_____________________

。

3CO2↑+3H2OCe2(SO4)3+H2O2+6NH3·H2O2Ce(OH)4↓+3(NH4)2SO412345答案(4)步驟三在0~30℃反應(yīng)完全后又升溫至90℃的目的是_______________

。(5)步驟四反應(yīng)完全后的溶液經(jīng)

、

、過濾，得到晶體，最后用

洗滌2~3次后，得到高純硫酸鈰銨晶體。

0~30℃反應(yīng)是防止H2O2、氨水分解，后升溫至90℃是除去過量的H2O2(合理即可)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶乙醇12345答案含鈰礦石經(jīng)過一系列操作，Ce3+進(jìn)入溶液中，加入NH4HCO3溶液得到Ce2(CO3)3，加入0.5mol·L-1H2SO4溶液得到Ce2(SO4)3溶液，加入過氧化氫將Ce3+氧化為Ce4+，加入氨水控溫在0~30℃，然后升溫至90℃得到Ce(OH)4懸濁液，加入硫酸、硫酸銨得到硫酸鈰銨晶體。12345答案5.用含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含有少量NiO、FeO、Fe2O3、CaO、SiO2雜質(zhì))制備Co2O3的流程如圖所示。已知：①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe2+Fe3+Ni2+Co2+開始沉淀的pH7.52.26.46.7完全沉淀的pH9.53.08.48.7

(1)“酸浸”步驟中可以有效提高廢料利用率的方法有_____________________________________________________________(寫出一種方法即可)?！斑^濾”所得濾渣的成分是_______________(填化學(xué)式)。12345答案(2)“酸浸”時Co2O3與H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________

。適當(dāng)提高H2SO4濃度、粉碎廢料、充分?jǐn)嚢琛⑦m當(dāng)延長酸浸時間等SiO2、Co2O3