無(wú)機(jī)工藝流程專題

1、1廢舊悝鳥(niǎo)I) *1過(guò)竄濾液環(huán)池止概材料*LiMu過(guò)濾毀伽I摘Hi削)i嚮人備丫 | 麗nW碳粉無(wú)機(jī)工藝流程專題1、鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰 資源成為重要課題。某研究性學(xué)習(xí)小組 對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn 2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：(1) 第步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為L(zhǎng)i () *第步反應(yīng) 的離子方程式是。若過(guò)(3) 第步反應(yīng)后，過(guò)濾 Li2CO3所需的玻璃儀器有 濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因：若廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1 g,第步反應(yīng)中加入 20.0 mL 3.0mol L 1

2、的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)和完全轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i 2CO3,則至少有g(shù) Na2CO3參加了反應(yīng)。2、硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO 3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產(chǎn)工藝流程示意如下：:汁 礦粉ilJii.濃 fit 戕4濾*冒同JU過(guò)濾r)1ft Im：軼1.沉淀1；UI鐵礦iH iill 濾液*(1) 將菱鋅礦研磨成粉的目的是 完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式:=| |Fe(0H)3+| Cl Fe(0H)2+口 _針鐵礦(Goethite)是以德國(guó)詩(shī)人歌德(Goethe)名字命名的，組成元素

3、是Fe、O和H,化學(xué)式 量為89,化學(xué)式是。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時(shí)，理論上可選用的最大區(qū)間為 。Mg(OH) 2Zn(OH) 2MgCO3CaCO3開(kāi)始沉淀的pH10.46.4一一沉淀完全的pH12.48.0一一開(kāi)始溶解的pH一10.5一一Ksp5.6X 10 一126.8X 10 一62.8X 10 一9工業(yè)上從“濾液 3”制取MgO過(guò)程中，合適的反應(yīng)物是 (選填序號(hào))。a.大理石粉b.石灰乳 c.純堿溶液d燒堿溶液(6)濾液4”之后的操作依次為 、過(guò)濾、洗滌、干燥。分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnC03的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于。3、已知H2CrO4是一種強(qiáng)酸，S(CaCrO4)=

4、17 g/100 g H2O。下圖是工業(yè)上以鉻酸鈉為原料制 備鉻酸酐的流程。(1) 反應(yīng)中通入 NH3與CO2存在先后順序，應(yīng)先通入 氣體，理由是 ?寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。第步反應(yīng)中酸溶時(shí)能否用鹽酸代替硫酸？ (填“可以”或“不可以”)，理由(3)寫(xiě)出苛化蒸氨的離子方程式 。為了減輕環(huán)境污染又做到原料的充分利用，生產(chǎn)中可循環(huán)利用的物質(zhì)是 4、以重晶石(主要成分為BaSO4)為主要原料制備立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工藝流程 如圖：(1) 焙燒時(shí)，焦炭需過(guò)量，其目的是 。焙燒過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)之一是4C0(g) + BaS04(s) BaS(s)+ 4CO2(g) 少0，該反應(yīng)的平衡常數(shù)

5、表達(dá)式為 。下列條件可以使平衡常數(shù)增大的是A .降溫 B .加壓 C.加催化劑D.移出CO2 E.增大BaSO4的量(3) 反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(4) 用工業(yè)級(jí)氧化鋅(含少量FeO和Fe2O3雜質(zhì))和硫酸制取硫酸鋅溶液時(shí)，需先后加入H2O2溶液和碳酸鋅精制，加入H2O2溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ,加入碳酸鋅的目的是將溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 5、磷酸亞鐵鋰(LiFePO 4)是一種新型汽車(chē)鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石LiAI(SiO 3)2(含少量Ca、Mg2+的鹽卜炭粉等為原料生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如下。(1)從濾渣

6、I可得到 Al 2O3,如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出生成沉淀的離子方程式濾渣I 溶液含Al 3+過(guò)量試劑a沉淀灼燒 Al 2O3(D冷卻、冊(cè)水J濾液Ii:| 11i x /ih 1,41=11 1濾渣UJ 訃HILE1一 JS Ul -Vi.r!1過(guò)醮鐵紅.250300 C已知：2LiAl(SiO 3)2+ H2SO4(濃)=Li 2SO4+ AI2O3 4SiO2 H2O J。溫度/C20406080溶解度(Li 2CO3)/g1.331.171.010.85溶解度(Li2SO4)/g34.232.831.930.7(2) 濾渣n的主要成分是 (填化學(xué)式)。向?yàn)V液n中加入飽和Na2CO3溶液，過(guò)濾后，用

7、“熱水洗滌”的原因是(4)寫(xiě)出在高溫下制得磷酸亞鐵鋰的化學(xué)反應(yīng)方程式 。放電磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為FePO4+ Li予亍 LiFeP04,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo) LiJ試寫(xiě)出該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)： 。若用該電池電解足量飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極)，當(dāng)電解池兩極共有 4 480 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí)，該電池消耗鋰的質(zhì)量為。6 .鉻鐵礦的主要成分的化學(xué)式為FeOCr2O3，還含有SiO2、Al 203等雜質(zhì)。工業(yè)上常采用固體堿熔氧化 法用鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀，流程為已知：NaFe02遇水強(qiáng)烈水解； 重鉻酸鉀為橙紅色針狀晶體，溶于水，不溶于乙醇，有強(qiáng)氧化性； 2CrO4+ 2H=

8、Cr2O 氯化過(guò)程控制電石渣過(guò)量，在75C左右進(jìn)行。氯化時(shí)存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO) 2 的反應(yīng)，Ca(ClO) 2 進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 Ca(ClO 3)2，少量 Ca(ClO) 2 分解為 CaCl2 和 02。 生成Ca(ClO) 2的化學(xué)方程式為。 提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(CIO3)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有 (填序號(hào))。A.適當(dāng)減緩?fù)ㄈ?Cl2速率B.充分?jǐn)嚢铦{料C.加水使Ca(OH) 2完全溶解 氯化過(guò)程中 Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca(OH)2+6Cl2= Ca(CIO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過(guò)濾。+ H2O(1) 灼燒操作一般在

9、坩堝中進(jìn)行，下列物質(zhì)適合用來(lái)制作此實(shí)驗(yàn)坩堝材料的是A .鐵 B .氧化鋁C.石英D.陶瓷(2) 鉻鐵礦經(jīng)粉碎處理的目的是 ; 寫(xiě)出C2O3和純堿、氧氣反應(yīng)生成 Na2CrO4的化學(xué)方程式為 ; NaFeO2水浸時(shí)強(qiáng)烈水解生成氫氧化鐵沉淀，離子方程式為濾液 1 的成分除Na2CrO4 、 NaOH夕卜，還含有(填化學(xué)式)。通過(guò)途徑1從Na2CrO4溶液獲得K262O7晶體，操作步驟有：“酸化”宀加KCI固體宀蒸 發(fā)濃縮f操作af過(guò)濾f洗滌f干燥。 “酸化”步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液 pH5，其目的是 ; 操作a的名稱。7. (12分)以電石渣主要成分為Ca(OH) 2和CaCO3為原料制備KClO 3的

10、流程如下:HnOiI電石;僉鼠化- 濾渣的主要成分為(填化學(xué)式)。 濾液中 Ca(CIO3)2與 CaCl2的物質(zhì)的量之比 nCa(ClO3)2 : nCaCl2 1 : 5(填“、“ 或 “ =)。(3) 向?yàn)V液中加入稍過(guò)量 KCI固體可將Ca(CIO 3)2轉(zhuǎn)化為KCIO3,若溶液中KCIO 3的含量 為100g?L1，從該溶液中盡可能多地析出KCIO3固體的方法是 o706050加3020)0Q 2040 hU 8(1100溫度(t)8. (8 分)KAI (SO4)2 12H2O (明磯)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉 罐(主要成分為 AI，含有少量的Fe、Mg

11、雜質(zhì))制備明磯的過(guò)程如下圖所示。回答下列問(wèn) 題：(1 )為盡量少引入雜質(zhì)，試劑應(yīng)選用(填標(biāo)號(hào))。a.HCI溶液b.H2SO4溶液c.氨水d.NaOH溶液(2 )易拉罐溶解過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (3) 沉淀B的化學(xué)式為 ;將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是 。9硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg 2B2O5gH2O和FeO ,還有少量FezO3、FeO、CaO、AI2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:扶硼礦粉一硫酸電出T浄化除朵+V誥熨港編T冷知笫品TT回答下列問(wèn)題：(1) 寫(xiě)出Mg2B25gH2與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。為提高

12、浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有 (寫(xiě)出兩條)(2) 利用 的磁性，可將其從“浸渣 ”中分離。 浸渣”中還剩余的物質(zhì)是 (化學(xué)式)。(3) 凈化除雜”需先加H2。2溶液，作用是。然后在調(diào)節(jié)溶液的 pH約為5,目的/Jxo(4) 粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是 (填名稱)。(5) 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為。(6 )單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過(guò)程 。10無(wú)水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1) 氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應(yīng)的離子方程式為。(2

13、) 工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為A.。3，含有Fe23、Si。？等雜質(zhì))制取無(wú)水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:丑晶MH-U已知:物質(zhì)SiCl4AICI3FeCl3FeCl2沸點(diǎn)/C57.6180 （升華）300 （升華）1023illIV 步驟I中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是_ (只要求寫(xiě)出一種)。 步驟n中若不通入氯氣和氧氣，則反應(yīng)生成相對(duì)原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是_。 已知：(】)Al23(s)+3C(s)=2Al(s)+3C(g)moL 2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl 2(g)出=+1169輿 mol-1由Al23、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為 。 步驟

14、川經(jīng)冷卻至室溫后，氣體用足量的 NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學(xué)式分別為 結(jié)合流程及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，步驟V中加入鋁粉的目的是11 七鋁十二鈣(12Cag7Al 23)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料，用白云石(主要含CaC3 和MgC3)和廢鋁片制備七鋁十二鈣的工藝如下：溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，大于(Mg(H) 2的(1) 煅粉主要含Mg和，用適量的NH4N3若溶液I中c(Mg )小于5 10 moigL ，則溶液 ph K =510 12原因是,；若濾液I中僅通入 C2,會(huì)sp_)；該工藝中不能用(NH4)2S4代替NH4NO3,(2) 濾液I中的陰離子有 (忽略雜質(zhì)成分的影

15、響)生成，從而導(dǎo)致CaC3產(chǎn)率降低。(3) 用NaH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應(yīng)的離子方程式為(4) 電解制備AI(OH) 3時(shí)，電極分別為 Al片和石墨，電解總反應(yīng)方程式為 (5) 一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時(shí)AlCl 4-和Al 2CI7-兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參與電極反應(yīng)，放電時(shí)負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為 。12為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過(guò)如下簡(jiǎn)化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦 燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的工業(yè)原料FeSO4 (反應(yīng)條件略)活優(yōu)輯鐵礦FR空氣活化硫鐵礦還原Fe2+的主要反應(yīng)為：FeS2 +7Fe2(SO4)3+8H 2

16、O=15FeSO4+8H 2SO4，不考慮其他反應(yīng)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1 )第1步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是 。2+(2)檢驗(yàn)第n步中Fe是否完全還原，應(yīng)選擇 (填字母編號(hào))A.KMnO 4溶液B. K 2Fe(CN) 4溶液 C.KSCN 溶液(3) 第川步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后再第 VI步通入空氣使溶液pH降到5.2,2+(4)(5)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3, 已知 25C, 101kPa 時(shí)：此時(shí)Fe不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 。FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。c(s)+O2(g)=CO2(g)4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)H =-1648kJ/molH =-393kJ/molH =-1480kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O 2(g)=2FeCO 3(s)FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成 Fe2O3的熱化學(xué)方程式是 。(6) 加入燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%。將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為 96%，其他雜質(zhì)浸出消耗掉餓硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程，第川步應(yīng)加入FeCO3 kg。1答案(1)Al(OH) 3(2)4Li