2024届高考化学一轮复习课时分层作业54物质的分离与提纯含答案

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1．B [操作Ⅰ为萃取分液，目的是分离Br2和氯化钠溶液，Br2在四氯化碳中溶解度大于在水中溶解度，且四氯化碳密度大于水，符合后续操作，可以选择四氯化碳作萃取剂，A正确；蒸馏操作时，温度计的水银球应该位于蒸馏烧瓶的支管口处，B错误；操作Ⅱ为蒸发，需要的主要仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、坩埚钳，C正确；样品的质量变化是由于NaBr杂质转化为NaCl，设44.0 g样品中含有x g NaBr杂质，根据差量法可列式：
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 Δm
206 117 89 g
x 44 g－42.1 g＝1.9 g
eq \f(206,x)＝eq \f(89,1.9)，解得x≈4.4，则原固体混合物中氯化钠的质量分数约为eq \f(44 g－4.4 g,44 g)×100%＝90%，D正确。]
2．C [要蒸馏得到1­溴丙烷馏分，温度计应该放在蒸馏烧瓶的支管口处，A错误；应该使用直形冷凝管，B错误；冰水浴利于产物冷凝，废气接室外可防止中毒，C正确；1­溴丙烷密度大于水，有机层应位于下层，D错误。]
3．D [含钼的废催化剂先和Na2CO3煅烧，并用水浸取，经过滤除去Fe2O3等难溶杂质，滤液中含Na2MO4、Na2CO3、NaAlO2，用硫酸除去Na2CO3，并形成Al(OH)3沉淀，过滤后的滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤除去大部分Na2SO4。可在此认识基础上对各选项作出判断。A.“焙烧”中生成Na2MO4的反应：Na2CO3＋MO3eq \(=====,\s\up9(焙烧))Na2MO4＋CO2↑，A错误；B.根据分析可知，浸出渣主要成分是Fe2O3，B错误；C.当c(Al3＋)≤10－5 ml·L－1，可以认为Al3＋沉淀完全，根据铝元素离子浓度的对数lg c与溶液pH的关系图，说明Al3＋被沉淀完全时对应的pH大约是4.7，而当溶液中c{ [Al(OH)4]－}>10－5 ml·L－1时，开始生成[Al(OH)4]－，此时溶液pH大约为8，说明pH调节应该是在4.7～8之间，C错误；D.蒸发浓缩、冷却结晶，Na2MO4没有结晶析出，Na2SO4得到Na2SO4·10 H2O，说明Na2MO4溶解度随温度变化较小、Na2SO4溶解度随温度变化较大，D正确。]
4．A [NaOH溶液吸收CO2生成Na2CO3，Na2CO3溶液能与CaO反应生成NaOH和CaCO3，故物质a是NaOH，CaCO3在高温条件下分解生成CaO和CO2。经过滤得到CaCO3固体，操作①为过滤，A错误；氨水呈碱性，也能与CO2反应，可替代NaOH溶液，B正确；在此反应过程中，CaO和NaOH可循环利用，C正确；吸收塔中空气从底部通入可增大气体和液体的接触面积，有利于CO2的吸收，D正确。]
5．D [A.氢氧化锰难溶于水，氯化锰溶于水后部分水解生成氢氧化锰，加入盐酸，可抑制锰离子水解，A错误；B.加入氨水，中和盐酸，氨水较多，会生成碱式盐，B错误；C.依题意，磷酸锰铵晶体易溶于水，根据溶解度与温度关系，分离操作是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，不需要蒸馏烧瓶，C错误；D.采用重结晶方法可以提纯磷酸锰铵结晶水合物，D正确。]
6．D [废液X中加入过量铁粉，固体混合物W中含有Fe、Cu，向固体混合物W中加入过量稀盐酸，发生Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，溶液B是稀盐酸和FeCl2溶液；向FeCl2溶液中通入过量Cl2得到FeCl3溶液，因此溶液A是FeCl3溶液。A.FeCl3与Cu反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，Fe元素的化合价由＋3价降低到＋2价，因此1 ml FeCl3与Cu完全反应，转移电子数约为6.02×1023，A正确；B.根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，n(Cu2＋)∶n(Fe2＋) ＝1∶2，若废液X中滴加KSCN溶液变红，说明溶液中含有Fe3＋，因此eq \f(nCu2＋,nFe2＋＋nFe3＋)7．(1)K3[Fe(CN)6] 出现蓝色沉淀 (2)①ab ②冷凝回流，减少环己醇的蒸出 (3)ad (4)③②①
8．解析：由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，加入硫酸并通入SO2浸出，其中MnO2和SO2发生反应SO2＋MnO2===MnSO4，Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO和H2SO4反应生成相应金属阳离子，SiO2和H2SO4不反应；过滤后所得浸出渣为SiO2等，在所得浸出液中，先加H2O2将亚铁离子氧化为铁离子，再调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3；在第2步除杂中，将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去；最后经一系列操作得到MnSO4·H2O，以此来解答。(1)“浸出”过程中，MnO2和SO2发生反应SO2＋MnO2===MnSO4，则通入SO2的作用是将MnO2还原为Mn2＋；(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；(3)第1步除杂中，需要将Fe3＋、Al3＋完全转化为沉淀除去，则pH大于5.2，并且需要Mn2＋不沉淀，根据表格数据，当Mn2＋完全沉淀时，Ksp[Mn(OH)2]＝1.0×
10－5×(eq \f(1.0×10－14,1.0×10－10.4))2＝1.0×10－12.2，设Mn2＋起始物质的量浓度为1 ml/L，则Mn2＋开始沉淀时，pH＝14－pOH＝14＋lgeq \r(\f(\a\vs4\al(Ksp[MnOH2]),cMn2＋))＝14＋lgeq \r(\f(1.0×10－12.2,1))＝7.9，故需要调整溶液pH的范围是5.2到7.9；在调pH至5.2～7.9时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择CaO、MgO，生成的Ca2＋、Mg2＋可在第2步除杂除去，故可选择的试剂为cd；(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去， MnF2除去Ca2＋的离子反应方程式是MnF2(s)＋Ca2＋Mn2＋＋CaF2(s)；该反应的平衡常数为K＝eq \f(cMn2＋,cCa2＋)＝eq \f(cMn2＋·c2F－,cCa2＋·c2F－)＝eq \f(KspMnF2,KspCaF2)＝eq \f(5.1×10－3,1.7×10－10)＝3×107；(5)MnSO4·H2O在水中的溶解度随温度的升高而减小，采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多所得产品，故具体操作有：蒸发浓缩、趁热过滤。
答案：(1)将MnO2还原为Mn2＋ (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (3)5.2 7.9 cd (4)MnF2(s)＋Ca2＋Mn2＋＋CaF2(s) 3×107 (5)蒸发浓缩、趁热过滤