新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-23物质的分离和提纯

这是一份新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-23物质的分离和提纯，共28页。试卷主要包含了单选题，工业流程题，实验题等内容，欢迎下载使用。
新疆高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-23物质的分离和提纯

一、单选题
1．（2021·新疆喀什·统考一模）某化学实验小组在实验室中以含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水为原料提取ZnCl2溶液，实验流程如图所示。已知：滤液Ⅰ中存在[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，滤渣Ⅱ的主要成分为CuS。下列说法错误的是

A．过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
B．滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝
C．滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵
D．若直接加热蒸干滤液Ⅱ，可获得纯净的氯化锌
2．（2021·新疆喀什·统考一模）“辛勤的劳动才能创造美好的生活”。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是
选项
生产活动
化学原理
A
古代科技：我国古代湿法炼铜
发生置换反应
B
现代建筑：港珠溴大桥的钢铁护栏涂刷防锈漆
钢铁与潮湿空气隔绝可防止腐蚀
C
科学研究：屠呦呦从青蒿中提取青蒿素
主要利用蒸馏原理
D
民间艺术：五颜六色的烟花
金属和金属离子的焰色反应

A．A B．B C．C D．D
3．（2021·新疆·统考一模）以氯酸钠(NaClO3)等为原料制备亚氯酸钠( NaClO2)的工艺流程如下，下列说法不正确的是

A．反应1中，每生成3 mol ClO2有1.5 mol SO2被氧化
B．从母液中可以提取Na2SO4
C．反应2中，H2O2做氧化剂
D．采用减压蒸发可能是为了防止NaClO2受热分解

二、工业流程题
4．（2023·新疆·统考三模）钪的价格昂贵，在地壳里的含量只有0.0005%，化学性质非常活泼。从铝土矿生产Al2O3的副产品“赤泥”(主要成分为Al2O3、Fe2O3、TiO2、Sc2O3)中回收钪，同时生产聚合硫酸铁铝[ AlFe( OH)6-2n(SO4)n]具有极其重要的工业价值，一种工艺流程如下：
  
已知：钪离子可以在不同pH下生成[ Sc( OH)n]3-n(n=1~6)。
请回答以下问题：
(1)操作②的名称 ，操作①和操作②中都使用的玻璃仪器是 。
(2)加入铁粉的作用 。
(3)生成聚合硫酸铁铝[AlFe( OH)6-2n(SO4)n]的离子方程式为 。
(4)钪的发现较晚，主要是因为 。
(5)“反萃取”时若加的入氢氧化钠过量， Sc(OH)3沉淀会溶解。写出Sc(OH)3与过量NaOH溶液反应的化学方程式 。
(6)常温下，三价Sc的部分存在形式与氟离子浓度的对数[1gc(F-)]、pH的关系如图所示。若溶液中c(F- )=5 ×10-6mol·L-1，“调pH”过程中控制pH=7，则调节pH后三价Sc的存在形式为 (填化学式)(lg5=0.7)。
  
如果Sc的沉淀方式主要是ScF3，则溶液中c(F -)应该大于 mol ·L-1(100.6=4)
(7)“脱水除铵”过程中，复盐3NH4Cl·ScF3·aH2O分解得到ScF3，固体样品质量与温度的关系如图所示。加热至380-400℃产生白烟， 400℃以上质量不再改变。则a= (填数字)。
    
5．（2023·新疆阿勒泰·统考一模）为保护环境，充分利用钴资源，一种以废旧钴酸锂电池材料(正极材料主要含有LiCoO2、铝箔及金属钢壳)回收钴酸锂的工艺流程如下:

已知一定条件下，部分金属阳离子形成氢氧化物的pH如下表:
离子
Co3+
Fe3+
Co2+
Fe2+
Al3+
开始沉淀的pH
0.3
2.7
7.2
7.6
3.6
完全沉淀的pH
1.1
3.2
9.2
9.6
5.2
请回答下列问题:
(1)废旧钴酸锂电池需经放电、拆解、粉碎预处理。放电方式为电化学放电，可以将废旧电池浸泡在 (填标号)中进行放电。粉碎的目的是 。
A．Na2SO4溶液
B．98%的H2SO4溶液
C．酒精
(2)“酸浸”过程中，除加入H2SO4，还要加入H2O2。
①H2O2的作用是 (填标号)。
A．做氧化剂
B．做还原剂
C．既做氧化剂又做还原剂
②H2O2促进了LiCoO2在H2SO4中转化为CoSO4，该反应的离子方程式为 。
③相同条件下，“酸浸”时钴的浸出率随温度变化如右图所示，此时温度控制在80°C左右的原因为 。

(3)“调pH”时，溶液应控制的pH范围为 ，选用的最佳试剂是 (填标号)。
A．H2SO4 B．CoCO3 C．石灰乳      D．NaOH
(4)高温时，CoC2O4和Li2CO3生成LiCoO2的同时放出CO2。此反应的化学方程式为 。
6．（2023·新疆乌鲁木齐·统考二模）金属锑可用作阻燃剂、电极材料、催化剂等物质的原材料。一种以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有Fe2O3、Al2O3、 MgO、SiO2等)为原料提取锑的工艺流程图如下:

已知:溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的浓度及溶液的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Al3+
Fe2+
Mg2+
开始沉淀时的pH c=0.01mol ·L-1
2.2
3.7
7.5
9.6
完全沉淀时的pH c=1.0× 10-5mol·L-1
3.2
4.7
9.0
11.1
试回答下列问题:
(1)“浸出渣”的主要成分有S、 。“溶浸”时Sb2S3发生反应的化学方程式为 。
(2)“还原”时加入Sb的目的是将 还原(填离子符号)。
(3)“水解” 时需控制溶液pH=2.5。
①Sb3+发生水解反应的离子方程式为 。
②下列能促进该水解反应的措施有 ( 填编号)。
A．升高温度          B．增大c(H+)
C．增大c(Cl-) D．加入Na2CO3粉末
③为避免水解产物中混入Fe(OH)3， Fe3+的浓度应小于 mol·L-1。
(4)“酸溶2”后的溶液可返回 上工序循环使用。
(5)Sb可由电解制得，阴极的电极反应式为 。
7．（2022·新疆·统考二模）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：

已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度 及开始沉淀的pH
金属离子
浓度( mol· L-1)
开始沉淀pH
Fe2+
1.0×10-3
8.0
Fe3+
4.0×10-2
1.7
Zn2+
1.5
5.5
Ga3+
3.0×10-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe2+
0
Fe3+
99
Zn2+
0
Ga3+
97-98.5
(1)“浸出”时ZnFe2O4发生反应的化学方程式为 。
(2)滤液1中可回收利用的物质是 ，滤 饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 ，加入X的目的是 。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
(5)GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
(6)滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1。
8．（2022·新疆昌吉·统考一模）工业上利用软锰矿(主要成分为，含少量、FeO和等杂质)和含的烟气为主要原料，制备无水碳酸锰的工艺流程如图所示。

已知：①难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃时开始分解，在空气中高温加热所得固体产物为。
②不同金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
离子



开始沉淀时pH
2.7
7.5
7.8
完全沉淀时pH
3.7
9.7
9.8
③，。
回答下列问题：
(1)下列说法正确的是___________(填序号)。
A．最好使用粉状软锰矿进行“溶浸” B．废渣1的主要成分和“芯片”相同
C．溶浸时不会发生氧化还原反应 D．废液经处理可用于灌溉农作物
(2)调节溶液的pH前，加入软锰矿发生“氧化”作用的离子方程式是 。
(3)调节pH的方法是加入适量的熟石灰，调节，充分反应后生成的沉淀有 。如果没有“氧化”过程的进行，pH就需要调节到更大的数值，这样会造成 的不良后果。
(4)“沉锰”过程中加入氨水的目的是 (从化学平衡移动的角度解释)。“沉锰”过程宜在较低温度下进行，可能原因是 (写1条即可)。“沉锰”时通过控制合理的pH，就可以控制的浓度，达到不产生的目的。原因是 。
(5)工业上可用石墨为电极电解硫酸锰和稀硫酸的混合溶液制备二氧化锰，其阳极的电极反应式是 。
9．（2022·新疆喀什·统考一模）某工业废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子，为将其回收利用，再采用了如下工艺：

所用试剂在下列试剂中选择
①铁粉 ②锌粉 ③稀HNO3 ④稀H2SO4 ⑤稀HCl ⑥稀氨水 ⑦NaOH溶液 ⑧石灰水
请回答下列问题：（提示：锌的氧化物、氢氧化物性质与铝的相似）
(1)试剂1、试剂2、试剂3分别可以是 、 、 （填编号）
(2)操作2是 、 、
(3)操作3是
10．（2021·新疆乌鲁木齐·统考二模）镉(Cd)可用于制作某些发光电子组件。一种用铜镉废渣(含Cd、Zn、Cu、Fe等单质)为原料制备镉的工艺流程如图。

已知相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol•L﹣1计算)：
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cd(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.2
沉淀完全的pH
3.3
9.9
9.5
回答下列问题：
(1)“步骤Ⅱ”需隔绝氧气的原因是 。
(2)“氧化”时KMnO4的还原产物是MnO2，“步骤Ⅳ”中除铁发生的离子方程式为 。废渣的成分有 。
(3)“置换”时镉置换率与的关系如图所示，其中Zn的理论用量以溶液中Cd2+的量为依据。

①实际生产中比值最佳为1.3，不宜超过该比值的原因是 。
②若需置换出112kgCd，且使镉置换率达到98%，Zn的理论用量为 kg(计算结果保留一位小数，下同)，实际加入的Zn应为 kg。
(4)“置换”后滤液溶质主要成分是 。(填化学式)
(5)“熔炼”时，海绵镉(含Cd和Zn)与NaOH在反应釜中混合反应，反应的化学方程式是 。当反应釜内无明显气泡产生时停止加热，利用Ca与Na2ZnO2的 不同，将Cd从反应釜下口放出，以达到分离的目的。
11．（2021·新疆昌吉·统考三模）钾冰晶石 ()可用作电解铝工艺的助熔剂，已知微溶于水。以超细含铝废渣(主要成分为，含有少量、PbO杂质)为原料制备钾冰晶石的工艺流程如图所示。

回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分中含有的金属元素是 (填元素符号)。
(2)氧化剂若选用，发生反应的离子方程式为 ，反应液的pH控制在较低水平的目的是 。
(3)“系列操作”后“滤液”的主要成分的用途为 (回答一条)，“系列操作”包含过滤、 。
(4)“合成”时发生反应的化学方程式为 ，“萃取”过程可表示为(水层)(有机层)(有机层)(水层)，由有机层获取溶液的操作是 。

三、实验题
12．（2023·新疆阿勒泰·统考三模）乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，有“退热冰”之称。实验室常用苯胺与乙酸反应制备乙酰苯胺：  +CH3COOH  +H2O
相关的文献数据如表：
物质
相对分子质量
密度(g/mL)
熔点(℃)
沸点(℃)
溶解性
冰醋酸
60
1.05
16.6
118
易溶于水
苯胺
93
1.02
-6
184.4
微溶于水，易氧化
乙酰苯胺
135
1.21
114.3
305
微溶于冷水，易溶于热水
  实验流程如图：
  
据此回答下列问题：
(1)实验装置中仪器a的名称 。
(2)圆底烧瓶中加入少许锌粉的目的是 。锌粉几乎不与纯乙酸反应。但随着上述制备反应的进行而会消耗乙酸，原因是 。
(3)反应需控制温度在105℃左右的原因是 。
(4)将反应液倒入冷水的作用是 。
(5)粗产品中所含有机杂质主要为 ，进一步提纯的实验方法为 。
(6)计算所得到乙酰苯胺的产率是 (保留3位有效数字)。
13．（2023·新疆阿勒泰·统考二模）Li2S是一种潜在的可充电锂离子电池的电解质材料。实验室用H2还原Li2SO4制备Li2S的装置如图所示。

已知：①粗锌中含有少量Cu和FeS。
②Li2S易潮解，在加热条件下易被空气中的O2氧化。
请回答下列问题：
(1)装置图中仪器a的名称是 。
(2)利用装置A制备H2的主要优点是 。
(3)装置B的作用是 。装 置C和E中盛放的试剂是 。
(4)实验过程中，应先打开K一段时间后，再点燃酒精灯的原因是 。
(5)装置D中制备Li2S的化学方程式为 。
(6)测定产品纯度的方法：取 ω g产品，加入足量V1mL a mol·L-1稀硫酸，充分反应后，煮沸溶液，冷却后滴加酚酞溶液作指示剂。用b mol·L-1 NaOH标准溶液滴定，消耗NaOH标准溶液V2 mL。产品中Li2S的纯度为 。
(7)实验完毕，对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾(ZnSO4·7H2O)晶体。先选择如图所示装置进行过滤，后将滤液进行蒸发浓缩 、 洗涤 、干燥得到粗皓矾晶体。

下列有关说法正确的是 (填标号)。
A．采用如图装置过滤的优点是避免析出ZnSO4·7H2O
B．采用如图装置过滤主要是分离FeSO4·7H2O和ZnSO4溶液
C．粗皓矾晶体中可能含少量CuSO4·5H2O杂质
D．洗涤时采用乙醇的原因是减小ZnSO4·7H2O溶解损失
14．（2022·新疆喀什·统考一模）海洋植物如海带和海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海洋中提取碘的流程如下：

某化学兴趣小组将上述流程②、③设计成如下图所示操作。

已知过程②发生反应的化学方程式为Cl2+2KI=2KCl+I2，回答下列问题：
(1)写出提取过程①、③中实验操作的名称：① ，③ 。
(2)步骤③中充分振荡后的现象是 。
(3)从F中提取碘和回收有机溶剂，需要经过蒸馏，指出下面蒸馏装置图中的错误之处。

① ；
② ；
15．（2022·新疆喀什·统考一模）某同学设计如下实验方案，以分离KCl和BaCl2两种固体混合物，试回答下列问题：

供选试剂：Na2SO4溶液、K2CO3溶液、K2SO4溶液、盐酸
(1)操作②的名称是 。
(2)试剂a是 ，试剂b是 ，固体B是 。(填化学式)
(3)加入试剂a所发生反应的化学方程式为 。加入试剂b所发生反应的化学方程式为 。
(4)该方案能否达到实验目的： 。若不能，应如何改进(若能，此问不用回答)？ 。
(5)若要测定原混合物中BaCl2的质量分数，除了要准确称量混合物的质量外，至少还要获得的数据是 的质量。

参考答案：
1．D
【分析】含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水加入过量的氨水可以使Al3+、Fe3+变为沉淀除去，再向滤液中加入盐酸和氢硫酸将[Cu(NH3)4]2+变为硫化铜沉淀除去，继续向滤液中加入硫化铵，将锌元素变为沉淀，向其中加入盐酸，最终得到氯化锌溶液，以此分析选择。
【详解】A．过滤操作可以使难溶物和液体分离，过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，A正确；
B．含有Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-的废水中加入过量氨水后，Al3+、Fe3+和氨水反应生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，所以滤渣Ⅰ的主要成分为氢氧化铁和氢氧化铝，B正确；
C．废水中含有氯离子，第一步加入过量氨水，过程中铵根离子并没有除去，所以滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均含有氯化铵，C正确；
D．氯化锌为强酸弱碱盐，会水解生成氢氧化锌和氯化氢，若直接加热蒸干会得到氢氧化锌固体，不会得到氯化锌，D错误；
答案为：D。
2．C
【详解】A．湿法炼铜就是把铁放在胆矾(硫酸铜)溶液里，化学原理为置换反应，A项不选；
B．刷防锈漆防腐蚀原理为将钢铁与潮湿空气隔绝，B项不选；
C．从青蒿中提取青蒿素主要利用萃取，C项选；
D．烟花的颜色利用了焰色反应，D项不选；
答案选C。
3．C
【详解】A．在反应1中，NaClO3和SO2在硫酸的作用下生成Na2SO4和ClO2，反应的离子方程式为2＋SO2=＋2ClO2，根据方程式可知，每生成1 mol ClO2有0.5 mol SO2被氧化，生成3 mol ClO2有1.5 mol SO2被氧化，A项正确；
B．根据上述分析可知，反应1中除了生成ClO2，还有Na2SO4生成，则从母液中可以提取Na2SO4，B项正确；
C．在反应2中，ClO2与H2O2在NaOH作用下反应生成NaClO2，氯元素的化合价从+4价降低到+3价，则ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂，C项错误；
D．减压蒸发在较低温度下能够进行，可以防止常压蒸发时温度过高，NaClO2受热分解， D项正确；
答案选C。
4．(1) 过滤 烧杯
(2)还原Fe3+为Fe2+ ，防止Fe3+水解
(3)
(4)钪的含量低，其化学性质较为活泼，在自然界中以化合物的形式存在，富集和冶炼比较困难
(5)
(6) Sc(OH)3 4 ×10-5
(7)6

【分析】赤泥经过高温焙烧，然后用浓硫酸浸取，金属元素转化为对应的离子状态进入溶液中，过滤，滤液中加萃取剂萃取，然后分液，有机相中加NaOH进行反萃取，然后加入草酸，生成Sc2(C2O4)3，经一系列处理后，用氨水调节pH后，加入NH4F沉钪，经脱水除铵，得到ScF3，然后使用钙还原ScF3，获得纯净的Sc。水相中加Fe粉还原Fe3+，然后加水稀释促进TiO2+水解生成TiO2∙xH2O沉淀；过滤，向滤液中加入NaHCO3溶液发生反应产生聚合硫酸铁铝，据此分析回答问题。
【详解】（1）操作②是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作，名称为过滤；过滤使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；操作①是分液，使用的玻璃仪器有烧杯、分液漏斗，可见操作①和操作②中都使用的玻璃仪器是烧杯，答案为：过滤，烧杯；
（2）Fe3+极易水解，其形成Fe(OH)3沉淀时溶液pH比较小，加入Fe粉可以使溶液中Fe3+发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，这样就可以避免因溶液pH增大，Fe3+形成沉淀进入到滤渣中，导致最终不能进一步反应产生聚合硫酸铁铝，答案为：还原Fe3+为Fe2+ ，防止Fe3+水解；
（3）向含有Al2(SO4)3、FeSO4溶液中加入H2O2溶液，FeSO4转化为Fe2(SO4)3，再向该溶液中加入NaHCO3溶液，产生聚合硫酸铁铝，该反应的离子方程式为：，答案为：；
（4）钪元素是在地壳中含量比较低的一种重要的稀土金属，化学性质非常活泼，但发现较晚主要是因为钪的化学性质非常活泼，其在自然界中以化合物的形式存在，物质的富集及冶炼比较困难,答案为：钪的含量低，其化学性质较为活泼，在自然界中以化合物的形式存在，富集和冶炼比较困难；
（5）“反萃取”时若加入的氢氧化钠过量，则 Sc(OH)3沉淀会溶解。Sc(OH)3与过量NaOH溶液反应生成 n=6 的含钪产物Na3[Sc(OH)6]，该反应的化学方程式为3；
（6）若溶液中c(F- )=5×10-6，则lgc(F- )=lg5×10-6=5.3，“调节pH”过程中控制pH=7，三价Sc元素的存在形式为Sc(OH)3，如果Sc的沉淀方式主要是ScF3，则溶液中1gc(F-)大于-4.4，所以c(F -)应该大于=4 ×10-5，答案为：Sc(OH)3，4 ×10-5；
（7）加热该复盐时首先失去结晶水。至380-400℃产生白烟，说明有铵盐产生，对应结晶水的质量为m(H2O)=，则，解得a=6，答案为：6。
5．(1) A 增大接触面积，加快反应速率，使充分灼烧
(2) B 2LiCoO2+ 6H++ H2O2= 2Li++ 2Co2+ + 4H2O+O2↑ 低于80°C，浸出反应速率随温度升高而增大，超过80°C，Co2+水解加剧及H2O2 分解导致浸出反应速率下降
(3) 5.2≤pH