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1、易错点18 物质的分离、提纯与制备大题冲关1目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛，从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题，某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。已知：滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；几种物质不同温度下的溶解度如下表所示：T/20406080S(Li2CO3)/g1.331.171.010.85S(Li2SO4)/g34.232.831.930.7（1）钴酸锂（LiCoO2）中钴元素的化合价是_。（2）上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_。（3）滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_
2、；加入NaClO3的主要目的是_。（4）为了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常认为金属离子浓度小于或等于10-5molL-1时表示已沉淀完全）加入氨水调节pH的最小值是_（保留一位小数）。已知：KspFe(OH)3=1.010-39，KspAl(OH)3=2.710-34，lg3=0.52（5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是_。（6）为得到高纯度的Li2CO3，需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示：电解时阳极的电解反应式为_。电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为_。【答案
3、】+3 4H+CoO2= 2H2O+Co3+ 将Co3+氧化为Co2+ 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失 2Cl-e-=Cl2 2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O 2钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：已知：滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。常温下钨酸难溶于水。（1）请写出FeWO4在
4、熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式：_。（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32、HAsO32、HAsO42等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为_，滤渣的主要成分是_。（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。T1_T2（填“”或“”）T1时Ksp（CaWO4）=_。将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_。【答案】4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2
5、O H2O2+HAsO32HAsO42+H2O MgSiO3 、 MgHAsO4 110-10 WO42+Ca(OH)2=CaWO4+2OH 3二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。回答下列问题：（1）滤液1中加入H2O2溶液的目的是_。（2）设计实验证明滤液1中含有Fe2_。（3）在酸性溶液中，已知Fe2溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O
6、4，书写该反应的离子方程式_。（4）由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式_。（5）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 molL-1的FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3 )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为_ (结果保留两位有效数字)，Mr（Ce）140。【答案】使Fe2氧化为Fe3 取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2 Fe2 +2FeO(OH) = Fe3O4 +2H 4Ce3 + O2 +12OH+2H2O =4Ce(OH)4 0.98或98% FeSO4，
7、 所以nCe(OH)4=n（FeSO4）=0.12510-3mol，mCe(OH)4=0.12510-3208g，该产品中Ce(OH)4的纯度的表达式为100=98%。4氧化镁是优良的阻燃剂，同时在医药、建筑等行业的应用也十分广泛。用硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量SiO2、FeCO3等）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：已知在水溶液中生成氢氧化物沉淀的pH：Mg(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时9.47.61.5完全沉淀时10.49.72.8（1）菱镁矿酸溶前需要粉碎，目的是_。（2）加入H2O2氧化时，发生反应的离子方程式为
8、_。（3）加氨水调节溶液的pH范围为_ ，滤渣2 的主要成分是_（填化学式）。（4）流程图中在获得滤渣2的“过滤”与“煅烧”之间要经过的操作步骤为_、过滤等操作，得到MgSO4xH2O晶体。（5）已知煅烧12.3gMgSO4xH2O晶体得到2gMgO，则x值为_。【答案】提高酸溶速率 2Fe2+H2O2 + 2H+=2Fe3+ 2H2O 2.8pH9.4 Fe(OH)3 蒸发浓缩、冷却结晶 7 120+18x 4012.3 2则有，计算x=7。5A部分：由锆英砂(ZrO2SiO2，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)制备ZrO2的流程如下：已知：ZrO2在强碱性溶液中以ZrO32-
9、形式存在，在强酸性溶液中以ZrO2+形式存在。部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。Mn+Fe3+Al3+ZrO2+开始沉淀时pH1.93.36.2沉淀完全时pH3.85.68.0(1)操作I所需要的玻璃仪器为_，操作I除了得到溶液a还可得到_。(2)加氨水至溶液a中调节pH的的范围是_。(3)操作II会得到滤液b和滤渣II，滤渣II分离过程如下：氧化物B的化学式为_。若试剂X为盐酸，缺点是_。(4)操作III除得到Zr(OH)4外还得到某种溶液，向该溶液中加入CaCO3粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为_。(5)加入氨水至溶液b发生的离子方程式为_。(6)为得到
10、纯净的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是_。B部分：钛精矿是从钛铁矿或钛磁铁矿中采选出来，主要成分为FeTiO3，是生产用途非常广泛的钛白粉的原料。以钛精矿石为原料制备金属钛的流程如下图所示(某些过滤过程已忽略)。已知强酸性溶液中，+4价的钛元素以TiO2+形式存在，金属钛不溶于稀非氧化性酸。回答下列问题：(1)步骤中加入铁屑的作用是_。(2)晶体K俗称绿矾，晶体K的化学式为_。(3)试写出溶液C加热制备钛酸沉淀的化学方程式_。(4)步骤加入过量的活性炭，则发生的化学方程式为_，已知TiO2+2Cl2 TiCl4+O2为吸热反应，且该条件下反应也能够发生，
11、为何制备TiCl4过程中还要加入活性炭，试解释原因_。(5)气体F为氩气，F的作用是_。(6)溶液H是_，作用为_。【答案】烧杯、漏斗、玻璃棒 H2SiO3 5.66.2 Al2O3 盐酸的量不易控制 2NH4+CaCO32NH3+Ca2+CO2+H2O ZrO2+2NH3H2O+H2O=Zr(OH)4+2NH4+ 取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的AgNO3，未产生白色沉淀，则洗涤干净 防止Fe2+被氧化 FeSO47H2O TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4 TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO 活性炭与O2反应并放热，促进反应正向移动利于制备TiCl4 做保护气 稀盐酸
12、溶解MgCl2和未反应的Mg，过滤后提纯金属钛 6硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：回答下列有关问题：(1)硼砂中B的化合价为_，溶于热水后，常用H2SO4调pH为23制取H3BO3，反应的离子方程式为_。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为_。(2)MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是_。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其总反应离子方程式为_。(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O，则正极反应式为_。(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0. 020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30molL-1Na2S2O3溶液滴定至终点，并选用指示剂，达到滴定终点的现象是_
