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2022届高考化学一轮复习 微题型70 除杂与提纯类化工流程（解析版）
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这是一份2022届高考化学一轮复习 微题型70 除杂与提纯类化工流程（解析版），共8页。试卷主要包含了科学补碘可防止碘缺乏病等内容，欢迎下载使用。
1．(2020·北京海淀清华附中月考)氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。模拟工业制备氢溴酸的流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A．混合②加入的试剂a是BaCl2
B．加入的Na2SO3是过量的，以除去粗品中的Br2
C．混合①发生反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
D．工业氢溴酸常带有淡淡的黄色，可能含有Br2
2．科学补碘可防止碘缺乏病。下图为海带制碘的流程图。请回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ的实验操作中需先将海带用刷子刷净(切不可只用水冲洗)，用剪刀剪碎，用乙醇湿润后，放入________中，点燃酒精灯。
(2)步骤Ⅱ分离操作的名称为______________。
(3)按要求写出下列反应方程式：
①海带制碘的流程图中步骤Ⅲ反应的离子方程式为_________________________________
_____________________________________________________________________________。
②某小组同学欲测定海带中碘的含量，其操作步骤为：称取m g海带，按上述流程获得含碘离子的水溶液，加入过量稀硫酸酸化的双氧水，再滴加酸性KMnO4溶液到溶液呈紫色，再滴入草酸溶液到溶液恰好无色。其中双氧水与酸性KMnO4溶液到溶液呈紫色反应的化学反应方程式为________________________________________。酸性KMnO4溶液与草酸溶液反应的离子方程式为__________________________________________。
③指导教师建议获得纯净碘水后用Na2S2O3溶液测定碘。已知反应：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。试写出Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式____________________________。假定纯净碘水加入淀粉后滴入0.1 ml·L－1的Na2S2O3溶液V mL蓝色恰好褪去，则海带中含碘元素的质量分数为________________。
3．(2021·黑龙江铁人中学期中)磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题：
(1)写出磷酸主要的电离方程式：__________________________________________________。
(2)在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式：
______H2POeq \\al(－,2)＋________Ag＋＋________===________POeq \\al(3－,4)＋________Ag＋________
(3)由工业白磷(含少量砷、铁、镁等)制备高纯白磷(熔点44 ℃，沸点280 ℃)，主要生产流程如下：
①除砷过程在75 ℃时进行，其合理的原因是________(填字母)。
a．使白磷熔化，提高反应活性
b．降低白磷的毒性
c．温度不宜过高，防止硝酸分解
d．适当提高温度，增大反应速率
②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是______________________________________。
③硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：______________________________。
氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多时，消耗硝酸的量越________(填“多”或“少”)。
④某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图所示，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是_____________________。
4．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请列举食盐的两种用途：________________________________、____________。
(2)将NaCl溶液进行电解，写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅰ已获得Br2，步骤Ⅱ又将Br2还原为Br－，其目的是________________________。
(4)某化学学习小组为了解工业生产中溴的提纯方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们设计如图所示装置(省略加热和夹持装置)进行溴的提纯，请回答下列问题：
①图中仪器B的名称：________________________。
②整套实验装置中仪器的连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是______________________。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：______________________。
④C中产生的液体颜色为________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是____________________。
5．(2020·黑龙江哈九中高三开学考试)硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
(1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1 600～1 800 ℃生成粗硅的化学方程式为____________________。
(2)在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式为_____________________________________________________。
(3)有关物质的熔、沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________________；SiHCl3极易水解且生成某种可燃性气体，其完全水解的产物为____________________。
(4)还原炉中发生的化学反应方程式为：__________________________。
(5)上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有______________________。
6．(2019·重庆南开中学高三月考)砷及其化合物从古至今都有重要的用途，砷的化合物可作为颜料和药物。
Ⅰ.可通过下列方法制备粗砷：
(1)写出反应1的化学反应方程式：_______________________________________________；
当反应消耗1 ml FeAsS时(其中Fe为＋3)，转移电子的数目为__________。
(2)砷有三种同分异构体。其中一种同分异构体的蒸汽密度是同温同压下氢气密度的150倍，且分子中每个原子都达到了8e－稳定结构，则分子的结构简式为____________________。
Ⅱ.超纯砷是一种重要的半导体材料。可通过下列方法进一步提纯：
eq \x(粗砷主要含有S、Sb元素)→eq \x(升华提纯)→eq \x(氯化)eq \(――→,\s\up7(操作a))eq \x(AsCl3)eq \(――→,\s\up7(H2还原))eq \x(高纯砷)
(3)氯化得到AsCl3和硫、锑的氯化物，利用它们沸点的差异，可用________进行分离。
(4)因H2不与As反应，故“H2还原”步骤中不会损耗As。制备AsH3较好的方法是在低温下，在乙醚溶剂中用LiAlH4还原AsCl3，用化学方程式来表示该制备原理
________________________________________________________________________。
(5)KMnO4为滴定常用的氧化剂，其浓度需要在配制好之后进行标定，可用基准纯As2O3标定KMnO4溶液。步骤如下：
①称取0.198 g As2O3溶于适量碱，全部转化为Na3AsO3；
②在酸性条件下，与20.0 mL KMnO4溶液恰好完全反应，Na3AsO3转化为H3AsO4，该KMnO4溶液的物质的量浓度为__________________。
(6)取1 mL CCl4于试管中，滴入10滴碘水，有机层呈紫色，再滴入碱性的Na3AsO3溶液(无色，足量)，边滴边振荡，充分反应，静置后上层溶液仍为无色，下层为颜色变浅。请写出离子反应方程式：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．(2020·重庆调研)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸铁锂(LiFePO4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下：
已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39；
②Li2CO3的溶解度：0 ℃为1.54 g；100 ℃为0.72 g。
请回答：
(1)“沉铁”时，溶液的pH与金属元素的沉淀百分率(ω)的关系如表：
则该过程应调节pH＝________，其原因为____________________；假设该过程在常温下进行，则此时溶液中c(Fe3＋)＝________________。
(2)“沉锂”时，所得Li2CO3应选择________(填“冷水”或“热水”)进行洗涤，判断Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为_________________________________________________。
答案精析
1．B
2．(1)坩埚 (2)过滤 (3)①H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O ②5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O 5H2C2O4＋2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ③H2SO4＋Na2S2O3===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O eq \f(0.0127V,m)×100%
解析 (1)由分析可知，步骤Ⅰ中灼烧用到的仪器为坩埚。(2)步骤Ⅱ为用过滤的方法分离海带灰悬浊液得到含有碘离子的溶液。(3)①海带制碘的流程图中步骤Ⅲ的反应为酸性条件下，双氧水与碘离子发生氧化还原反应生成单质碘和水，反应的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
②酸性条件下，双氧水与高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、氧气和水，反应的化学方程式为5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O；酸性条件下，草酸与高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。③硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应生成硫酸钠、硫沉淀、二氧化硫气体和水，反应的化学方程式为H2SO4＋Na2S2O3===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O；由题给方程式可得2I－～I2～2Na2S2O3，则海带中含碘元素的质量分数为eq \f(0.1 ml·L－1×V×10－3L×127 g·ml－1,m g)×100%＝eq \f(0.0127 V,m)×100%。
3．(1)H3PO4H＋＋H2POeq \\al(－,4) (2)1 4 6OH－ 1 4 4H2O (3)①acd ②防止白磷被空气中氧气氧化 ③3As＋5HNO3＋2H2O===3H3AsO4＋5NO↑ 少 ④硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低
解析 (1)①H3PO4是三元弱酸，其电离是逐步进行的，主要是第一步电离，磷酸主要的电离方程式是H3PO4H＋＋H2POeq \\al(－,4)。(2)该反应是氧化还原反应，同时也是离子反应，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式是：H2POeq \\al(－,2)＋4Ag＋＋6OH－===POeq \\al(3－,4)＋4Ag＋4H2O。(3)①除砷过程在75 ℃下进行，其合理的原因是使白磷熔化，提高反应活性；适当提高温度，增大反应速率；温度不宜过高，防止硝酸分解，所以选项是acd。②生产过程在高纯氮气保护下进行，原因是白磷非常活泼，容易与空气中的氧气发生反应；在氮气的环境中，其目的是防止白磷被空气中氧气氧化。③硝酸氧化除砷时被还原为NO，砷被氧化为砷酸，根据电子守恒、原子守恒，可得砷转化为砷酸的化学方程式：3As＋5HNO3＋2H2O===3H3AsO4＋5NO↑；氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多，得到的电子就越少，则反应消耗硝酸的量越少。④根据图示可知，砷的脱除率从a点到b点降低，磷的产率也降低，故推知原因是硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低。
4．(1)电解食盐水制氯气 制纯碱 (2)2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)富集溴元素 (4)①冷凝管 ②Br2腐蚀橡胶 ③通过温度计b控制好温度，收集59 ℃时的馏分 ④深红棕色 蒸馏
5．(1)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑ (2)Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(高温或加热))SiHCl3＋H2 (3)蒸馏 H4SiO4 (或H2SiO3)、H2、HCl (4)SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl
(5)H2、HCl
解析 (1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1 600～1 800 ℃生成粗硅的化学方程式为SiO2＋ 2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si ＋ 2CO↑。(2)根据分析，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式Si ＋ 3HCleq \(=====,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2。(3)利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，结合(2)中信息，在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)、SiH2Cl2(沸点8.2 ℃)和HCl(沸点－84.9 ℃)等杂质，由于沸点差别较大，可以通过蒸馏除去杂质；极易水解且生成某种可燃性气体，该气体应为氢气，根据氧化还原反应规律和物料守恒可得SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋3HCl↑或SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑，生成H4SiO4 (或H2SiO3)、氢气和氯化氢。(4)结合分析，SiHCl3与氢气在还原炉中加热到1 100～1200 ℃反应生成高纯硅，还原炉中发生的化学反应为：SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl。(5)上述工艺生产中主要发生的反应有：SiO2＋ 2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑、Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl，根据制备流程图可知，循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有H2、HCl。
6．(1)FeAsS高温,As↑＋FeS NA (2) (3)蒸馏(或分馏或精馏) (4)3LiAlH4＋4AsCl3eq \(=====,\s\up7(低温))4AsH3＋3LiCl＋3AlCl3 (5)②0.04 ml·L－1 (6)AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋2OH－AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋H2O
解析 (5)②0.198 g As2O3的物质的量为eq \f(0.198 g,198 g·ml－1)＝0.001 ml，根据砷原子守恒，Na3AsO3的物质的量为0.002 ml，在酸性条件下，Na3AsO3与20.0 mL KMnO4溶液恰好完全反应，Na3AsO3转化为H3AsO4，离子反应方程式为：6H＋＋5AsOeq \\al(3－,3)＋2MnOeq \\al(－,4)===2Mn2＋＋5AsOeq \\al(3－,4)＋3H2O；消耗KMnO4的物质的量为eq \f(0.002×2,5) ml＝0.000 8 ml，则该KMnO4溶液的物质的量浓度为eq \f(0.000 8 ml,0.02 L)＝0.04 ml·L－1。
(6)取1 mL CCl4于试管中，滴入10滴碘水，有机层呈紫色，再滴入碱性的Na3AsO3溶液(无色，足量)，边滴边振荡，充分反应，静置后上层溶液仍为无色，下层溶液颜色变浅。碘单质与碱性的Na3AsO3溶液发生氧化还原反应生成Na3AsO4、NaI和水，离子反应方程式AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋2OH－AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋H2O。
7．(1)8 Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小 10－21ml·L－1 (2)热水 取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤干净
解析 (1)由题表可知，pH＝8时，Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小，故应调节pH＝8；Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝c(Fe3＋)×(10－6)3＝10－39，则c(Fe3＋)＝10－21 ml·L－1。(2)由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水进行洗涤；取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
熔点/°C
1 410
－70.4
－126.5
－122
－118
－114.2
－185
沸点/°C
2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
pH
3.5
5
6.5
8
10
12
ω(Fe)/%
66.5
79.2
88.5
97.2
97.4
98.1
ω(Li)/%
0.9
1.3
1.9
2.4
4.5
8.0
1．(2020·北京海淀清华附中月考)氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。模拟工业制备氢溴酸的流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A．混合②加入的试剂a是BaCl2
B．加入的Na2SO3是过量的，以除去粗品中的Br2
C．混合①发生反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
D．工业氢溴酸常带有淡淡的黄色，可能含有Br2
2．科学补碘可防止碘缺乏病。下图为海带制碘的流程图。请回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ的实验操作中需先将海带用刷子刷净(切不可只用水冲洗)，用剪刀剪碎，用乙醇湿润后，放入________中，点燃酒精灯。
(2)步骤Ⅱ分离操作的名称为______________。
(3)按要求写出下列反应方程式：
①海带制碘的流程图中步骤Ⅲ反应的离子方程式为_________________________________
_____________________________________________________________________________。
②某小组同学欲测定海带中碘的含量，其操作步骤为：称取m g海带，按上述流程获得含碘离子的水溶液，加入过量稀硫酸酸化的双氧水，再滴加酸性KMnO4溶液到溶液呈紫色，再滴入草酸溶液到溶液恰好无色。其中双氧水与酸性KMnO4溶液到溶液呈紫色反应的化学反应方程式为________________________________________。酸性KMnO4溶液与草酸溶液反应的离子方程式为__________________________________________。
③指导教师建议获得纯净碘水后用Na2S2O3溶液测定碘。已知反应：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。试写出Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式____________________________。假定纯净碘水加入淀粉后滴入0.1 ml·L－1的Na2S2O3溶液V mL蓝色恰好褪去，则海带中含碘元素的质量分数为________________。
3．(2021·黑龙江铁人中学期中)磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题：
(1)写出磷酸主要的电离方程式：__________________________________________________。
(2)在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式：
______H2POeq \\al(－,2)＋________Ag＋＋________===________POeq \\al(3－,4)＋________Ag＋________
(3)由工业白磷(含少量砷、铁、镁等)制备高纯白磷(熔点44 ℃，沸点280 ℃)，主要生产流程如下：
①除砷过程在75 ℃时进行，其合理的原因是________(填字母)。
a．使白磷熔化，提高反应活性
b．降低白磷的毒性
c．温度不宜过高，防止硝酸分解
d．适当提高温度，增大反应速率
②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是______________________________________。
③硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：______________________________。
氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多时，消耗硝酸的量越________(填“多”或“少”)。
④某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图所示，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是_____________________。
4．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请列举食盐的两种用途：________________________________、____________。
(2)将NaCl溶液进行电解，写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅰ已获得Br2，步骤Ⅱ又将Br2还原为Br－，其目的是________________________。
(4)某化学学习小组为了解工业生产中溴的提纯方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们设计如图所示装置(省略加热和夹持装置)进行溴的提纯，请回答下列问题：
①图中仪器B的名称：________________________。
②整套实验装置中仪器的连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是______________________。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：______________________。
④C中产生的液体颜色为________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是____________________。
5．(2020·黑龙江哈九中高三开学考试)硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
(1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1 600～1 800 ℃生成粗硅的化学方程式为____________________。
(2)在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式为_____________________________________________________。
(3)有关物质的熔、沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________________；SiHCl3极易水解且生成某种可燃性气体，其完全水解的产物为____________________。
(4)还原炉中发生的化学反应方程式为：__________________________。
(5)上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有______________________。
6．(2019·重庆南开中学高三月考)砷及其化合物从古至今都有重要的用途，砷的化合物可作为颜料和药物。
Ⅰ.可通过下列方法制备粗砷：
(1)写出反应1的化学反应方程式：_______________________________________________；
当反应消耗1 ml FeAsS时(其中Fe为＋3)，转移电子的数目为__________。
(2)砷有三种同分异构体。其中一种同分异构体的蒸汽密度是同温同压下氢气密度的150倍，且分子中每个原子都达到了8e－稳定结构，则分子的结构简式为____________________。
Ⅱ.超纯砷是一种重要的半导体材料。可通过下列方法进一步提纯：
eq \x(粗砷主要含有S、Sb元素)→eq \x(升华提纯)→eq \x(氯化)eq \(――→,\s\up7(操作a))eq \x(AsCl3)eq \(――→,\s\up7(H2还原))eq \x(高纯砷)
(3)氯化得到AsCl3和硫、锑的氯化物，利用它们沸点的差异，可用________进行分离。
(4)因H2不与As反应，故“H2还原”步骤中不会损耗As。制备AsH3较好的方法是在低温下，在乙醚溶剂中用LiAlH4还原AsCl3，用化学方程式来表示该制备原理
________________________________________________________________________。
(5)KMnO4为滴定常用的氧化剂，其浓度需要在配制好之后进行标定，可用基准纯As2O3标定KMnO4溶液。步骤如下：
①称取0.198 g As2O3溶于适量碱，全部转化为Na3AsO3；
②在酸性条件下，与20.0 mL KMnO4溶液恰好完全反应，Na3AsO3转化为H3AsO4，该KMnO4溶液的物质的量浓度为__________________。
(6)取1 mL CCl4于试管中，滴入10滴碘水，有机层呈紫色，再滴入碱性的Na3AsO3溶液(无色，足量)，边滴边振荡，充分反应，静置后上层溶液仍为无色，下层为颜色变浅。请写出离子反应方程式：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．(2020·重庆调研)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸铁锂(LiFePO4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下：
已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39；
②Li2CO3的溶解度：0 ℃为1.54 g；100 ℃为0.72 g。
请回答：
(1)“沉铁”时，溶液的pH与金属元素的沉淀百分率(ω)的关系如表：
则该过程应调节pH＝________，其原因为____________________；假设该过程在常温下进行，则此时溶液中c(Fe3＋)＝________________。
(2)“沉锂”时，所得Li2CO3应选择________(填“冷水”或“热水”)进行洗涤，判断Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为_________________________________________________。
答案精析
1．B
2．(1)坩埚 (2)过滤 (3)①H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O ②5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O 5H2C2O4＋2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ③H2SO4＋Na2S2O3===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O eq \f(0.0127V,m)×100%
解析 (1)由分析可知，步骤Ⅰ中灼烧用到的仪器为坩埚。(2)步骤Ⅱ为用过滤的方法分离海带灰悬浊液得到含有碘离子的溶液。(3)①海带制碘的流程图中步骤Ⅲ的反应为酸性条件下，双氧水与碘离子发生氧化还原反应生成单质碘和水，反应的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
②酸性条件下，双氧水与高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、氧气和水，反应的化学方程式为5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O；酸性条件下，草酸与高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。③硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应生成硫酸钠、硫沉淀、二氧化硫气体和水，反应的化学方程式为H2SO4＋Na2S2O3===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O；由题给方程式可得2I－～I2～2Na2S2O3，则海带中含碘元素的质量分数为eq \f(0.1 ml·L－1×V×10－3L×127 g·ml－1,m g)×100%＝eq \f(0.0127 V,m)×100%。
3．(1)H3PO4H＋＋H2POeq \\al(－,4) (2)1 4 6OH－ 1 4 4H2O (3)①acd ②防止白磷被空气中氧气氧化 ③3As＋5HNO3＋2H2O===3H3AsO4＋5NO↑ 少 ④硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低
解析 (1)①H3PO4是三元弱酸，其电离是逐步进行的，主要是第一步电离，磷酸主要的电离方程式是H3PO4H＋＋H2POeq \\al(－,4)。(2)该反应是氧化还原反应，同时也是离子反应，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式是：H2POeq \\al(－,2)＋4Ag＋＋6OH－===POeq \\al(3－,4)＋4Ag＋4H2O。(3)①除砷过程在75 ℃下进行，其合理的原因是使白磷熔化，提高反应活性；适当提高温度，增大反应速率；温度不宜过高，防止硝酸分解，所以选项是acd。②生产过程在高纯氮气保护下进行，原因是白磷非常活泼，容易与空气中的氧气发生反应；在氮气的环境中，其目的是防止白磷被空气中氧气氧化。③硝酸氧化除砷时被还原为NO，砷被氧化为砷酸，根据电子守恒、原子守恒，可得砷转化为砷酸的化学方程式：3As＋5HNO3＋2H2O===3H3AsO4＋5NO↑；氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多，得到的电子就越少，则反应消耗硝酸的量越少。④根据图示可知，砷的脱除率从a点到b点降低，磷的产率也降低，故推知原因是硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低。
4．(1)电解食盐水制氯气 制纯碱 (2)2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)富集溴元素 (4)①冷凝管 ②Br2腐蚀橡胶 ③通过温度计b控制好温度，收集59 ℃时的馏分 ④深红棕色 蒸馏
5．(1)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑ (2)Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(高温或加热))SiHCl3＋H2 (3)蒸馏 H4SiO4 (或H2SiO3)、H2、HCl (4)SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl
(5)H2、HCl
解析 (1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1 600～1 800 ℃生成粗硅的化学方程式为SiO2＋ 2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si ＋ 2CO↑。(2)根据分析，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式Si ＋ 3HCleq \(=====,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2。(3)利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，结合(2)中信息，在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)、SiH2Cl2(沸点8.2 ℃)和HCl(沸点－84.9 ℃)等杂质，由于沸点差别较大，可以通过蒸馏除去杂质；极易水解且生成某种可燃性气体，该气体应为氢气，根据氧化还原反应规律和物料守恒可得SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋3HCl↑或SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑，生成H4SiO4 (或H2SiO3)、氢气和氯化氢。(4)结合分析，SiHCl3与氢气在还原炉中加热到1 100～1200 ℃反应生成高纯硅，还原炉中发生的化学反应为：SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl。(5)上述工艺生产中主要发生的反应有：SiO2＋ 2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑、Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl，根据制备流程图可知，循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有H2、HCl。
6．(1)FeAsS高温,As↑＋FeS NA (2) (3)蒸馏(或分馏或精馏) (4)3LiAlH4＋4AsCl3eq \(=====,\s\up7(低温))4AsH3＋3LiCl＋3AlCl3 (5)②0.04 ml·L－1 (6)AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋2OH－AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋H2O
解析 (5)②0.198 g As2O3的物质的量为eq \f(0.198 g,198 g·ml－1)＝0.001 ml，根据砷原子守恒，Na3AsO3的物质的量为0.002 ml，在酸性条件下，Na3AsO3与20.0 mL KMnO4溶液恰好完全反应，Na3AsO3转化为H3AsO4，离子反应方程式为：6H＋＋5AsOeq \\al(3－,3)＋2MnOeq \\al(－,4)===2Mn2＋＋5AsOeq \\al(3－,4)＋3H2O；消耗KMnO4的物质的量为eq \f(0.002×2,5) ml＝0.000 8 ml，则该KMnO4溶液的物质的量浓度为eq \f(0.000 8 ml,0.02 L)＝0.04 ml·L－1。
(6)取1 mL CCl4于试管中，滴入10滴碘水，有机层呈紫色，再滴入碱性的Na3AsO3溶液(无色，足量)，边滴边振荡，充分反应，静置后上层溶液仍为无色，下层溶液颜色变浅。碘单质与碱性的Na3AsO3溶液发生氧化还原反应生成Na3AsO4、NaI和水，离子反应方程式AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋2OH－AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋H2O。
7．(1)8 Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小 10－21ml·L－1 (2)热水 取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤干净
解析 (1)由题表可知，pH＝8时，Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小，故应调节pH＝8；Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝c(Fe3＋)×(10－6)3＝10－39，则c(Fe3＋)＝10－21 ml·L－1。(2)由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水进行洗涤；取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
熔点/°C
1 410
－70.4
－126.5
－122
－118
－114.2
－185
沸点/°C
2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
pH
3.5
5
6.5
8
10
12
ω(Fe)/%
66.5
79.2
88.5
97.2
97.4
98.1
ω(Li)/%
0.9
1.3
1.9
2.4
4.5
8.0
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