安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-49物质的分离和提纯（3）

这是一份安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-49物质的分离和提纯（3），共22页。试卷主要包含了单选题，实验题，工业流程题，填空题等内容，欢迎下载使用。

安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-49物质的分离和提纯（3）

一、单选题
1．（2022·安徽淮北·统考二模）实验室用苯、铁粉、液溴制备并提纯溴苯的相关装置如图所示。下列说法错误的是

A．装置Ⅰ中回流的目的是减少苯、液溴和溴化氢的挥发
B．装置Ⅰ中倒扣漏斗有防倒吸作用
C．装置Ⅱ的作用是将滤液依次用水、稀氢氧化钠溶液、水洗涤后分液
D．装置Ⅲ是用蒸馏法分离苯与溴苯
2．（2022·安徽合肥·统考三模）下列做法或实验(图中部分夹持装置已省略)，能达到目的的是
A
B
C
D




橡皮管能减小气体体积测量的误差
分离碘和四氯化碳的混合液
浓硫酸与萤石(主要成分为CaF2)加热制备HF
防止铁管道被腐蚀

A．A B．B C．C D．D
3．（2022·安徽合肥·统考二模）下列实验装置可以达到实验目的是

A．装置①可用于熔融NaOH 固体
B．装置②可用于测定氯水的pH
C．装置③可用于除去NaCl固体中混有的NH4Cl
D．装置④可用于制备溴苯并验证发生了取代反应
4．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）中华优秀传统文化涉及了很多化学知识，下列说法正确的是
A．“弄风柳絮疑城雪，满地榆钱买得春”中的“柳絮”和棉花的主要成分均为蛋白质
B．“煮豆持作羹，漉之以为汁”中的“漉”，涉及的实验基本操作是过滤
C．《新修草本》有关“青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃，烧之赤色”，据此推测“青矾”的主要成分为Fe2(SO4)3·7H2O
D．《本草纲目拾遗》中对“强水”的记载：“性最猛烈，能蚀五金。”“强水”为强电解质
5．（2022·安徽芜湖·统考三模）下列各组实验中，用所给玻璃仪器和试剂不能完成实验目的的是(非玻璃仪器任选)

实验目的
玻璃仪器
试剂
A
配制500mL1mol·L-1NaOH溶液
烧杯、玻璃棒、量筒、500mL容量瓶、胶头滴管
NaOH固体、蒸馏水
B
制备乙酸乙酯
试管、量筒、导管、酒精灯
冰醋酸、无水乙醇、饱和Na2CO3溶液
C
除去NaBr溶液中的少量NaI
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗
溴水、CCl4
D
模拟喷泉实验
圆底烧瓶、导气管、烧杯、胶头滴管
干燥的二氧化碳气体、浓NaOH溶液

A．A B．B C．C D．D

二、实验题
6．（2022·安徽宣城·统考二模）肉桂酸常用于制造麻醉剂、消毒剂和止血药等。实验室制备原理是：
已知部分信息如下表所示：
名称
苯甲醛
乙酸酐
肉桂酸
结构简式



相对分子质量
106
102
148
密度/
1.04
1.08
1.24
熔点/


133
沸点/

140
300
溶解性
___________
与水反应
难溶于水
实验步骤如下(部分加热装置省略)：
①在三口烧瓶中加入苯甲醛、乙酸酐和适量催化剂；
②将混合物在油浴上加热回流，如图1所示；
③加入蒸馏水浸泡几分钟；进行水蒸气蒸馏，直至蒸出液体变澄清为止，可在锥形瓶底部收集到未反应的苯甲醛，如图2所示；

④将烧瓶冷却后，加入溶液，再加入约水，加热煮沸；趁热过滤，如图3所示；
⑤待滤液冷却至室温后，在搅拌下小心加入1∶1盐酸，至溶液呈酸性；
⑥冷却结晶，抽滤析出的晶体，如图4所示；用少量冷却水洗涤、尽量抽干并转移到滤纸上称量，粗产品质量为。

回答下列问题：
(1)图1装置中，仪器A的名称是___________，___________(选填“能”或“不能”)用热水浴替换油浴。
(2)步骤③中，利用水蒸气蒸馏除去未反应的苯甲醛，可知苯甲醛___________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(3)图2装置中导管1的作用是___________。
(4)步骤④中，加氢氧化钠溶液的目的是___________。利用图3装置过滤，优点是___________。
(5)步骤⑥中，用图4装置抽滤，相对普通方法过滤，其突出优点是___________。
(6)本实验的产率约为___________(计算结果保留2位有效数字)。

三、工业流程题
7．（2022·安徽马鞍山·统考一模）钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti、Fe2＋，微量Sc)中富集钪，并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。

回答下列问题：
(1)“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+，酸洗时加入H2O2的目的是___________;
(2)在实验室中，“操作1”需要的玻璃仪器有烧杯、___________，“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、___________
(3)调pH的目的是___________；检验“含Sc3+“滤液”中是否含Fe3+的操作为___________。
(4)写出草酸钪焙烧时反应的化学方程式___________
(5)钛白酸性废水中Sc3+含量10.0～20.0mg·L-1，该工艺日处理钛白酸性废水50.0m3，理论上能生产含85％氧化钪的产品最多___________kg。
8．（2022·安徽马鞍山·统考一模）钛酸钡(BaTiO3)具有优良的铁电，压电和绝缘性能，在电子陶瓷中使用广泛。某兴趣小组设计方案在实验室里制备钛酸钡并测定其纯度，制备简易流程如下：

已知：室温下，TiCl4为无色液体，易挥发。
(1)“共沉”在如图装置中完成，仪器A的进水口是___________(填“a”或“b”)：仪器B的名称是___________；“共沉”时反应的化学方程式为___________

(2)“减压过滤”如图装置，减压的目的是___________

(3)在实验室中研细固体一般使用仪器名称是___________，煅烧”时反应的化学方程式为___________
(4)产品纯度与“共沉”反应时间和“煅烧”时间的关系如下图所示，你认为最佳“共沉”反应时间和“煅烧”时间分别为___________h、___________h。

9．（2022·安徽淮北·统考一模）三氧化钼(MoO3)和五氧化二钒(V2O5)是石油炼制中的重要催化剂，可利用炼油废催化剂(主要成分为V2O5、V2O4、MoO3，还有少量的Al2O3、Fe2O3、有机物等)来制备。工艺流程图如图：

已知：溶液中五价钒的存在形态如图所示：

(1)“焙烧”的目的是______。
(2)滤渣的主要成分是______。
(3)向滤液①中加H2O2的作用是______(用离子方程式表示)；有人提出用HNO3代替H2O2和盐酸，你认为是否合理，理由是______。
(4)除了调控滤液①pH为8外，还需要控制溶液中钒的总浓度不超过______mol•L-1；通过计算说明此时铝元素有无完全沉淀______。(已知：Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-    K=100.63；溶液中离子浓度小于10-5mol•L-1为沉淀完全)
(5)NH4VO3受热分解的化学方程式为______。
10．（2022·安徽合肥·统考三模）铈可用作优良的环保材料，现以氟碳铈矿(CeFCO3，含Fe2O3、FeO等杂质)为原料制备铈，其工艺流程如图所示：

已知：①滤渣I主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3；
②常温下，K[Fe(OH)3]=8×10-38，K[Ce(OH)3]=1×10-22，lg 2=0.3；
③溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时视为沉淀完全。
回答下列问题：
(1)粉碎“焙烧”时，氧化数据如表所示：
空气氧化法
氧化温度/℃
氧化率/%
氧化时间/h
暴露空气中
450~500
80
14
对流空气氧化炉中
450~500
98
6
在对流空气氧化炉中可大大缩短氧化时间的原因是_______。
(2)用盐酸和H3BO3提取Ce元素时，“滤渣I”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应，则“滤渣II”主要成分为_______(填化学式)。
(3)常温下，“滤液I”中c(Ce3+)=0.1mol·L-1，用氨水调pH的范围是_______。
(4)写出“焙烧”过程中反应的化学方程式：若Ce2(CO3)3经充分焙烧质量减少5.8t，则获得CeO2的质量为_______t。
(5)用过量铝粉还原CeO2即可得Ce，反应的化学方程式为_______；铝粉必须过量的原因是_______。
11．（2022·安徽宣城·二模）钪(Sc)是一种稀土金属，钪及其化合物在宇航、电子、超导等方面有着广泛的用途。钛白粉中含有等多种成分，用酸化后的钛白废水富集钪，并回收氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)“萃取”时均进入有机相中，则在“洗涤”时加入的目的是_______。
(2)“滤渣1”的主要成分是、_______(写化学式)。
(3)在“调pH”时先加氨水调节，此时过滤所得滤渣主要成分是_______；再向滤液中加入氨水调，此时滤液中的浓度为_______；检验含滤液中是否含的试剂为_______(写化学式)。(已知：；)。
(4)“沉钪”时用到草酸。已知草酸的；；则在时的草酸溶液中_______。
(5)写出草酸钪在空气中“焙烧”时反应的化学方程式_______。
(6)钛白酸性废水中含量，该工艺日处理钛白酸性废水，理论上能生产含氧化钪的产品最多_______kg(保留2位有效数字)。
12．（2022·安徽宣城·统考二模）氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。工业上用钛铁矿(主要成分FeTiO3，钛酸亚铁，含有少量SiO2，MgO等杂质)制备氮化钛的工艺流程如下：

已知：钛铁矿与硫酸发生非氧化还原反应，TiOSO4遇水会水解。H2TiO3灼烧制得TiO2，TiO2与焦炭、氯气在高温下生成TiCl4。
请回答下列问题：
(1)钛铁矿加入过量硫酸后滤渣A是 _______(化学式)。
(2)钛铁矿与硫酸发生反应的化学方程式 _______。
(3)请用化学用语解释溶液乙TiO2+转化为H2TiO3的原理 _______。
(4)由滤液丙制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是 _______。
(5)TiO2制取单质Ti涉及到的步骤如下：由TiCl4→Ti需发在Ar气中进行的理由 _______。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到，依据表中的信息，需要加热的温度略高于 _______即可。
(6)用氧化还原滴定法测定TiOSO4的含量。先取待测钛液10.00 mL用水释至100 mL，加过量铝粉，充分振荡，使TiO2+还原为Ti3+，过滤后，取无色滤液20.00 mL，向其中滴加2~3滴KSCN溶液，用0.1000 mol/L NH4Fe(SO4)2的标准液滴定。Ti3++Fe3+═Ti4++Fe2+，滴定终点时现象_______，若用去了30.00 mL NH4Fe(SO4)2溶液，待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是 _______mol/L。

TiCl4
Mg
MgCl2
Ti
熔点/℃
﹣25.0
648.8
714
1667
沸点/℃
136.4
1090
1412
3287

13．（2022·安徽蚌埠·统考三模）LiTi5O12是锂离子电池的电极材料，可利用电厂产生的粉煤灰(主要成分为TiO2、MgO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3等)来制备，同时获得MgCl2固体。工艺流程如下：

已知：①“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存在，强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO和一种阳离子，该离子能水解。
②Ksp[Al(OH)3]=6.4×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17。
③Ti3+在溶液中呈紫色，有较强还原性。
(1)滤渣1的主要成分是___________(填化学式)。
(2)TiO2·xH2O转化为Li2Ti5O15时温度不宜过高，原因是___________。
(3)已知Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，则1mol Li2Ti5O15中过氧键的数目为___________个。
(4)“调pH”目的是除去其它金属阳离子，则调pH最小为___________(已知：离子浓度小于或等于1.0×10-5mol·L-1，认为离子沉淀完全。lg2=0.3)。
(5)MgCl2溶液制备MgCl2固体的实验操作为___________。
(6)测定“酸浸”后滤液1中Ti元素含量的方法：
①转化：隔绝空气条件下，向溶液中加入铝片，Ti元素被还原为Ti3+，反应离子方程式为___________。
②滴定：溶液中Ti3+用含Fe3+的标准液进行滴定，用___________(填化学式)溶液作指示剂，滴定达到终点时的现象是___________。

四、填空题
14．（2022·安徽淮北·统考一模）铬是人体必须的微量元素，在人体代谢中发挥着特殊作用。回答下列问题：
(1)金属铬可以通过焦炭高温还原铬铁矿(FeCr2O4)制取，同时生成一种有毒的气体，该反应的化学方程式为______。
(2)①取冶炼所得的金属铬溶解在盐酸中制取CrCl3溶液，其中混有FeCl2杂质，请完成除杂方案：向溶液中加入足量NaOH溶液，过滤，向滤液中______，过滤，将固体溶解在稀盐酸中(已知Cr(OH)3是两性氢氧化物)。
②由CrCl3溶液得到CrCl3•6H2O，除去其结晶水的操作是______。
(3)Cr3+在碱性条件下易被氧化成CrO，写出向CrCl3溶液中加入氨水和过氧化氢发生反应的离子方程式______。
(4)CrO在酸性条件下可转化为Cr2O，Cr2O可以用来检验H2O2，原理是Cr2O+4H2O2+2H+2CrO5(蓝色)+5H2O。
①CrO5中铬元素为+6价，其中过氧键的数目为______。
②酸化重铬酸钾选用的酸为______(填标号)。
a.稀盐酸     b.稀硫酸    c.氢碘酸     d.磷酸

参考答案：
1．A
【详解】A．装置Ⅰ中球形冷凝管能起到冷凝回流的作用，可以减少苯、液溴的挥发，提高原料利用率，但减少溴化氢的挥发不是实验目的，故A错误；
B．装置Ⅰ中倒扣漏斗可以防止极易溶于水的溴化氢被硝酸银溶液吸收时产生倒吸，故B正确；
C．装置Ⅱ为分液装置，装置Ⅰ中制得的溴苯中混有溴化铁、溴和苯，依次用水、稀氢氧化钠溶液、水洗涤后除去溴化铁、溴，用装置Ⅱ分液能得到含有苯的溴苯，故C正确；
D．装置Ⅲ为蒸馏装置，苯和溴苯存在沸点差异，用装置Ⅲ能分离苯与溴苯，故D正确；
故选A。
2．A
【详解】A．橡皮管可平衡气压，便于液体顺利流下，则对生成的气体体积进行测量可以减少误差，选项A正确；
B．碘在CCl4中的溶解度很大，两者之间互溶，因此不能通过分液的方法分离，选项B错误；
C．浓硫酸与CaF2反应可得HF，（高沸点酸制低沸点酸），但HF与玻璃中的SiO2反应：，因此该反应不能在玻璃容器中进行，选项C错误；
D．废铁、铁管道和电源形成电解池，为外加电流阴极保护法，应当将铁管道连接电源的负极，作阴极才能防止铁管道被腐蚀，图中铁管道连接电源正极作阳极，不能达到保护铁管道被腐蚀的目的，选项D错误；
答案选A。
3．C
【详解】A．NaOH为强碱能与瓷坩埚中的二氧化硅发生反应，不能用瓷坩埚熔融NaOH，故A错误；
B．氯水中含有HClO，具有漂白性，能使pH试纸变红后褪色，因此不能用pH试纸测定氯水的pH值，故B错误；
C．氯化铵受热易分解生成HCl和氨气，两者在圆底烧瓶底部重新化合成氯化铵，从而实现与氯化钠的分离，故C正确；
D．溴易挥发，进入硝酸银溶液中也会生成溴化银沉淀，干扰HBr的检验，故D错误；
故选：C。
4．B
【详解】A．“柳絮”和棉花的主要成分均为纤维素，故A项错误；
B．“煮豆持作羹，漉之以为汁”中的“漉汁”，是将液体和固体分开，分离液体和不溶性固体，操作为过滤，故B项正确；
C．“青矾”为绿色晶体，应该是硫酸亚铁晶体，则“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O，故C项错误；
D．“强水”为溶液，属于混合物，不是电解质，故D项错误；
答案选B。
5．B
【详解】A．配制500mL1mol·L-1NaOH溶液实验中需要用到的实验仪器是：烧杯、玻璃棒、量筒、500mL容量瓶、胶头滴管，所用药品为NaOH固体、蒸馏水，能够完成实验目的，A不合题意；
B．制备乙酸乙酯实验中需要浓硫酸作催化剂，题干药品中没有浓硫酸，故无法制得乙酸乙酯，B符合题意；
C．除去NaBr溶液中的少量NaI，可以向混合溶液中加入适当过量的Br2水，发生反应：2NaI+Br2=2NaBr+I2，然后再用CCl4萃取出I2和过量的Br2，故实验仪器要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗，可以达到实验目的，C不合题意；
D．由于CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，可以使盛满CO2的圆底烧瓶中气体压强快速减小，形成喷泉，故用圆底烧瓶收集满一瓶CO2，用圆底烧瓶、导气管、烧杯、胶头滴管连接实验装置，可以形成喷泉，D不合题意；
故答案为：B。
6．(1) 球形冷凝管 不能
(2)难溶于水
(3)平衡气压
(4) 将肉桂酸转化成可溶的肉桂酸钠 避免肉桂酸钠晶体析出
(5)过滤速率更快、得到的晶体更干燥
(6)58%

【分析】本题考查有机物制备实验，首先将苯甲醛、乙酸酐和适量催化剂加入三口烧瓶中，并加热反应生成苯甲酸，蒸出未反应的苯甲醛后，在三口烧瓶中氢氧化钠溶液后，蒸馏出杂质，最后加入盐酸得到产品，以此解题。
（1）
由图可知仪器A的名称是球形冷凝管；加热温度为故不能用热水浴替换油浴；
（2）
根据步骤③中的信息“进行水蒸气蒸馏，直至蒸出液体变澄清为止”，以及“根据锥形瓶底部收集到未反应的苯甲醛”，可知苯甲醛难溶于水；
（3）
水蒸气蒸馏装置中，导管1平衡烧瓶内外大气压，避免瓶内气压过大，发生危险；
（4）
依题意，肉桂酸难溶于水，易与固体杂质混在一起，加入氢氧化钠溶液目的是将肉桂酸转化成可溶的钠盐；通过趁热过滤，除去固体杂质；趁热过滤，避免肉桂酸钠结晶析出，降低产率；
（5）
抽滤实质是减压过滤，优点是过滤速率更快、得到的晶体更干燥；
（6）
根据表格数据，苯甲醛的质量为5×1.04=5.2g，乙酸酐的质量为14×1.08=15.12g，根据相对分子质量知，苯甲醛少量，以苯甲醛的质量为计算依据，肉桂酸的理论产量为，产率为。
7．(1)将Fe2+氧化为Fe3+
(2) 玻璃棒、漏斗 Fe(OH)3、Sc(OH)3
(3) 溶解Sc(OH)3转化为含Sc的溶液 取少量滤液，向其中滴加KSCN溶液，若未出现血红色，证明不含Fe3+
(4)2Sc2(C2O4)3+3O2=2Sc2O3+12CO2
(5)1.80或1.8

【分析】钛白酸性废水(主要含Ti、Fe2＋，微量Sc) ，酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钠溶液“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3，调pH的目的是溶解Sc(OH)3转化为含Sc的溶液，再加入草酸溶液得到草酸钪，草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2，据此分析解题。
（1）
“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+，酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，有利于后面沉淀除去；
（2）
在实验室中，“操作1”为过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3，因为加入氢氧化钠溶液之前溶液中含有Sc3+和Fe3+；
（3）
调pH的目的是溶解Sc(OH)3转化为含Sc的溶液；检验“含Sc3+“滤液”中是否含Fe3+的操作为：取少量滤液，向其中滴加KSCN溶液，若未出现血红色，证明不含Fe3+，因为Fe3+遇到KSCN溶液，溶液变为血红色；
（4）
草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2，化学方程式为：2Sc2(C2O4)3+3O2=2Sc2O3+12CO2；
（5）
Sc3+含量10.0～20.0mg·L-1，该工艺日处理钛白酸性废水50.0m3， n(Sc)=，理论上能生产含85％氧化钪的产品最多：m= n(Sc)÷2×(90+48)÷85%=1.8kg。
8．(1) b 三颈烧瓶(三颈圆底烧瓶、三口烧瓶) TiC4＋BaCl2＋(NH4)2CO3＋4NH4·H2O=Ti(OH)4↓＋BaCO3↓＋6NH4Cl
(2)加快过滤速率，得到较为干燥的沉淀
(3) 研钵 BaCO3＋Ti(OH)4=BaTiO3＋CO2↑＋2H2O
(4) 3 4

【分析】“共沉”时反应的化学方程式为TiC4＋BaCl2＋(NH4)2CO3＋4NH4·H2O=Ti(OH)4↓＋BaCO3↓＋6NH4Cl，减压过滤、洗涤干燥后得到BaCO3和Ti(OH)4沉淀，煅烧”时两者反应生成BaTiO3，反应的化学方程式为BaCO3＋Ti(OH)4=BaTiO3＋CO2↑＋2H2O；
（1）
仪器A是球形冷凝管，冷凝水是下进上出，进水口是b，仪器B的名称是三颈烧瓶；“共沉”时反应的化学方程式为TiC4＋BaCl2＋(NH4)2CO3＋4NH4·H2O=Ti(OH)4↓＋BaCO3↓＋6NH4Cl；
（2）
“减压过滤”操作中减压的目的是加快过滤速率，得到较为干燥的沉淀；
（3）
在实验室中研细固体一般使用仪器名称是研钵；煅烧”时BaCO3和Ti(OH)4反应生成BaTiO3，反应的化学方程式为BaCO3＋Ti(OH)4=BaTiO3＋CO2↑＋2H2O；
（4）
由图可知“共沉”反应时间为3h、“煅烧”时间为4h时产品纯度最高，则时间最佳。
9．(1)除去有机物或把废催化剂中主要成分转化成易溶于水的物质
(2)Fe2O3
(3) H2O2+2VO+6H+=2VO+4H2O 不合理，硝酸作氧化剂会生成氮氧化物，产生污染
(4) 0.01 pH=8时c(OH-)=10-6mol•L-1，=100.63，c([Al(OH)4]-)=10-6×100.63=10-5.37mol•L-1<10-5mol•L-1，说明铝元素已经完全沉淀
(5)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑

【分析】Na2CO3加入废催化剂焙烧，由于Fe2O3难溶于水碱液，滤渣是Fe2O3，加入H2O2将VO氧化为VO，调节pH生成Al(OH)3沉淀，加入NH4Cl结合VO生成NH4VO3沉淀，在500~550℃受热分解为V2O5，滤液3内含MoO，系列操作后生成MoO3；
【详解】（1）Na2CO3是强碱弱酸盐，呈碱性，“焙烧”的目的是除去有机物或把废催化剂中主要成分转化成易溶于水的物质；
（2）Fe2O3难溶于水碱液，滤渣的主要成分是Fe2O3；
（3）滤液①中加H2O2的作用是将VO氧化为VO，离子方程式为：H2O2+2VO+6H+=2VO+4H2O；若用HNO3代替不合理，因为硝酸作氧化剂会生成氮氧化物，产生污染；
（4）由图知，pH=8时，五价钒的存在形态为VO，lgc(V)=-2.0，c(V)=0.01mol/L，pH=8时c(OH-)=10-6mol•L-1，=100.63，c([Al(OH)4]-)=10-6×100.63=10-5.37mol•L-1<10-5mol•L-1，说明铝元素已经完全沉淀；
（5）NH4VO3受热分解生成V2O5，反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑。
10．(1)增大了气体与固体粉末间的接触面积
(2)KBF4
(3)3.3≤pH<7
(4)17.2
(5) 3CeO2+4Al2Al2O3+3Ce 使CeO2全部转化为Ce；铝与氧气反应，放出大量的热，营造高温环境

【分析】氟碳铈矿含CeFCO3、Fe2O3、FeO等，在空气中焙烧，Ce3+在空气中氧化为Ce4+，Fe2+氧化为Fe3+，用盐酸和H2BO3浸取，Fe3+进入溶液，过滤分离，滤渣Ⅰ主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3，“滤渣Ⅰ”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应，生成KBF4和CeCl3溶液，滤渣Ⅱ是KBF4。滤液ⅡCe3+溶液中，再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，最后灼烧分解生成CeO2，还原得到Ce。
【详解】（1）在对流空气氧化炉中可大大缩短氧化时间的原因是增大了气体与固体粉末间的接触面积。故答案为：增大了气体与固体粉末间的接触面积；
（2）“滤渣Ⅰ”用饱和KCl溶液溶解时发生复分解反应，生成KBF4和CeCl3溶液，则“滤渣Ⅱ”主要成分为KBF4(化学式)。故答案为：KBF4；
（3）“滤液Ⅰ”中c(Ce3+)=0.1mol·L-1，Ce3+开始沉淀时，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-22，c(OH-)= =10-7，c(H+)=10-7，pH=7，铁离子沉淀完全时，Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38，c(OH-)= =2×10-11，c(H+)= =,pH=-lg=3.3，用氨水调pH的范围是3.3≤pH<7，故答案为：3.3≤pH<7；
（4）“滤液Ⅱ”中加入NH4HCO3反应，生成碳酸铈、二氧化碳和水，离子方程式为2Ce3++6HCO=Ce2(CO3)3+3CO2↑+3H2O；若Ce2(CO3)3经充分焙烧质量减少5.8t，2Ce2(CO3)3+O2=6CO2+4CeO2，，m= t=17.2t 则获得CeO2的质量为17.2t。故答案为：17.2；
（5）用过量铝粉还原CeO2即可得Ce，反应的化学方程式为3CeO2+4Al2Al2O3+3Ce，铝粉必须过量的原因是使CeO2全部转化为Ce；铝与氧气反应，放出大量的热，营造高温环境。故答案为：3CeO2+4Al2Al2O3+3Ce；使CeO2全部转化为Ce；铝与氧气反应，放出大量的热，营造高温环境。
11．(1)将氧化为
(2)
(3) KSCN溶液
(4)8.4
(5)
(6)3.8

【分析】“萃取”时均进入有机相中，在“洗涤”时加入的目的是将氧化为，加入NaOH溶液生成、，过滤得到滤渣1，加入盐酸得到氯化铁和ScCl3，加入氨水调pH沉淀铁离子，滤渣2是，加入盐酸酸溶生成ScCl3，加入草酸得到Sc2(C2O4)3，焙烧得到Sc2O3；
【详解】（1）有机相中含，在“洗涤”时加入的目的是将氧化为；
（2）加入NaOH溶液沉淀离子，“滤渣1”的主要成分是、；
（3）由分析可知，“调pH”时先加氨水调节，目的是沉淀铁离子，过滤所得滤渣主要成分是；时，滤液中的浓度为；检验的试剂为KSCN溶液，若存在溶液会呈血红色；
（4）草酸溶液中8.4；
（5）草酸钪Sc2(C2O4)3在空气中“焙烧”时得到Sc2O3，C元素化合价升高生成二氧化碳，O元素化合价降低，反应的化学方程式；
（6）钛白酸性废水中含量，废水中质量最大为20.0mg/L×=2000×103mg=2kg，由元素质量守恒，解得m≈3.8kg。
12．(1)SiO2
(2)FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+2H2O+FeSO4
(3)TiO2++H2OH2TiO3+2H+，当加水稀释时，升温后平衡向正向移动
(4)20：9
(5) 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2或N2反应 1412℃
(6) 溶液由无色变为红色，且半分钟内不褪色 1.5 mol/L

【分析】本题利用钛铁矿(主要成分FeTiO3，钛酸亚铁，含有少量SiO2，MgO等杂质)制备氮化钛，钛铁矿粉末与过量的硫酸发生非氧化还原反应得到滤渣A和含有TiO2+的溶液甲，此溶液中加入铁粉，并热过滤又得到了滤渣B，得到全部为TiO2+的溶液乙，对溶液乙中加水并加热过滤得到H2TiO3和滤液丙，对H2TiO3进行处理得到产物Mg3N2，对滤液丙进行氧化还原反应得到LiFePO4。
（1）
钛铁矿的主要成分FeTiO3，钛酸亚铁，含有少量SiO2，MgO等杂质, 其中FeTiO3，钛酸亚铁，MgO都可以与硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，因此钛铁矿加入过量硫酸后滤渣A是SiO2；
（2）
钛铁矿与硫酸发生非氧化还原反应，化合价不发生改变，所以方程式为FeTiO3+ 2H2SO4=TiOSO4+2H2O+FeSO4；
（3）
TiO2+发生水解生成H2TiO3，反应的化学方程式为：TiO2++H2OH2TiO3+2H+，水解反应是吸热反应，当加水稀释并升温后平衡向正向移动；
（4）
滤液丙与双氧水反应，将Fe2+氧化成Fe3+，得沉淀磷酸铁，磷酸铁再被草酸还原成Fe2+，根据电子得失守恒有关系式：H2C2O4~2FePO4~H2O2，所以17%双氧水与H2C2O4的质量比为：90=20：9；
（5）
用镁还原TiCl4得到Ti，反应的化学方程式为TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti，高温下Mg (或Ti)会与空气中的O2或N2反应，所以需要在惰性气体Ar气环境中进行，采用真空蒸馏时，要使其它成分变成蒸汽，而Ti不能汽化，结合题中给出的各物质沸点可以知道，需加热的温度略高于1412℃即可；
（6）
加过量铝粉，充分振荡，使TiO2+还原为Ti3+，过滤后，取无色滤液20.00 mL，向其中滴加2-3滴KSCN溶液，Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+，KSCN溶液遇Fe3+变血红色，由于滴定终点时Fe3+过量，所以溶液由无色变红色，根据电子得失守恒可得关系式：TiO2+~Ti3+~Fe3+，所以n(TiOSO4)=c[NH4Fe(SO4)2]·V[NH4Fe(SO4)2]=0.1000 mol/L×0.0300 L=0.0030 mol，则c[NH4Fe(SO4)2]=。
13．(1)SiO2
(2)H2O2分解受热易分解，氨水受热易挥发，若温度过高，会降低原料利用率

(3)4NA
(4)4.6
(5)在HCl气流中加热蒸发MgCl2溶液
(6) Al+3TiO2++6H+=Al3++3Ti3++3H2O KSCN或NH4SCN 滴入最后一滴标准液时，溶液由紫色变为红色，半分钟内不变色

【分析】粉煤灰加入硫酸酸浸，TiO2转化为TiOSO4，其余金属氧化物转化为相应的金属阳离子，SiO2难溶于稀硫酸，成为滤渣1的主要成分；滤液1加热促进TiO2+水解得到TiO2·xH2O；过滤后向TiO2·xH2O中加入双氧水、氨水以及LiOH反应得到Li2Ti5O15时，再混合Li2CO3高温煅烧得到Li4Ti5O12；向调节滤液2加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，再调节pH，沉淀Al3+和Fe3+，过滤后处理滤液3得到MgCl2固体。
（1）
滤渣1主要成分为难溶于稀硫酸的SiO2。
（2）
TiO2·xH2O转化为Li2Ti5O15时需要加入双氧水、氨水，H2O2分解受热易分解，氨水受热易挥发，若温度过高，会降低原料利用率，所以温度不能过高。
（3）
Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，设过氧键数量为x，则有2x个-1价的O和(15-2x)个-2价的氧，根据化合价整体为0可得2+4×5=2x+2(15-2x)，解得x=4，所以1mol Li2Ti5O15中过氧键的数目为4NA。
（4）
调节pH主要除去Al3+和Fe3+，Ksp[Al(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，所以Al3+完全沉淀时，Fe3+也已经完全沉淀，当c(Al3+)=1.0×10-5mol·L-1时，c(OH-)==4×10-10mol·L-1，此时c(H+)=2.5×10-5mol·L-1，pH=4.6；
（5）
由于氯化镁溶液中存在Mg2+的水解，加热会促进水解和HCl的挥发，所以为抑制水解，需在HCl气流中加热蒸发MgCl2溶液制备MgCl2固体；
（6）
①根据题意Al可以将TiO2+还原为Ti3+，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为Al+3TiO2++6H+=Al3++3Ti3++3H2O；
②Ti3+具有较强还原性，可以将Fe3+还原为Fe2+，而Fe3+遇到SCN-会使溶液显红色，所以指示剂可以选用KSCN或NH4SCN溶液，含Ti3+的溶液显紫色，达到滴定终点时Fe3+稍过量，溶液会变为红色，现象为：滴入最后一滴标准液时，溶液由紫色变为红色，且半分钟内不变色。
14．(1)FeCr2O4+4CFe+2Cr+4CO↑
(2) 通入过量CO2 在干燥的氯化氢气流中加热(或用SOCl2脱水)
(3)2Cr3++3H2O2+10NH3•H2O=2CrO+10NH+8H2O
(4) 2 b

【详解】（1）铬铁矿和焦炭在电炉中发生氧化还原反应，可以生成铬、铁和一氧化碳，反应的化学方程式为FeCr2O4+4CFe+2Cr+4CO↑；
（2）①已知Cr(OH)3是两性氢氧化物，加入足量NaOH溶液，FeCl2转化为Fe(OH)2沉淀过滤除去，Cr元素以离子形成存在溶液中，加入弱酸可转化为沉淀，向滤液中通入过量CO2得到Cr(OH)3，再溶解在稀盐酸中制取CrCl3溶液；
②由于Cr3+会发生水解反应，加热CrCl3溶液会促进水解，加入HCl可抑制水解，因此除去其结晶水的操作是在干燥的氯化氢气流中加热；
（3）已知 Cr3+在碱性条件下易被氧化成CrO，则CrCl3溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成CrO和水，离子方程式为：2Cr3++3H2O2+10NH3•H2O=2CrO+10NH+8H2O；
（4）①CrO5中铬元素为+6价，则5个O原子由2个和1个O2-组成，其中过氧键的数目为2；
②重铬酸钾具有氧化性，a.稀盐酸中Cl-具有还原性，两者会发生氧化还原反应，不能用来酸化重铬酸钾，a不选；
b.稀硫酸中S元素为最高价，只有氧化性，能用来酸化重铬酸钾，b选；
c.氢碘酸中I-具有还原性，两者会发生氧化还原反应，不能用来酸化重铬酸钾，c不选；
d.磷酸为中强酸，而H+使氧化性增强的同时，也使重铬酸更稳定，则需要酸性更强的硫酸来酸化，d不选；
故选：b。