【步步高】(廣東專用)2014版高考化學(xué) 考前三個(gè)月高考沖刺練 第2題 化工流程題(含答案解析)

1、第2題化工流程題1 鋰被譽(yù)為“金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì))為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下：已知：部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH：氫氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2開始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：溫度/205075100Li2CO3的溶解度/g1.3291.1810.8660.728LiOH微溶于水。請(qǐng)回答下列問題：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成：_。

2、(2)反應(yīng)加入碳酸鈣的作用是_。(3)寫出反應(yīng)中生成沉淀A的離子方程式_。(4)洗滌所得Li2CO3沉淀要使用_(選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是_。(5)將氯化鋰溶液蒸干的過程中還不斷通入HCl，其作用是_。(6)電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時(shí)，陽極產(chǎn)生的氯氣中會(huì)混有少量氧氣，原因是_。答案(1)Li2OAl2O34SiO2(2)消耗反應(yīng)中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3、Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO=CaCO3(4)熱水Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗(5)抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同時(shí)HCl可帶走水蒸氣(

3、6)加熱蒸干LiCl溶液時(shí)，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)O2放電產(chǎn)生O2(其他合理答案均可)2 (2013新課標(biāo)全國卷，27)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6CxLixe=LixC6。現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)：回答下列問題：(1)LiCoO2中，Co元素的化合價(jià)為_。(2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。(3)“酸浸”一般在80下進(jìn)行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式_；可用鹽酸代

4、替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是_。(4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(5)充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池反應(yīng)方程式_。(6)上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是_。在整個(gè)回收工藝中，可回收到的金屬化合物有_(填化學(xué)式)。答案(1)3(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2有氯氣生成，污染較大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO2

5、6C(6)Li從負(fù)極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解析(1)依據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于零可計(jì)算Co的化合價(jià)為3價(jià)。(2)由正極“堿浸”后的物質(zhì)變化流程可知，濾液中獲取Al(OH)3，濾渣再經(jīng)一系列變化得Li2SO4、CoSO4，可推知正極“堿浸”時(shí)只有鋁被NaOH溶解。(3)“堿浸”后所得濾渣LiCoO2中Co的化合價(jià)為3價(jià)，而“酸浸”后生成CoSO4中Co的化合價(jià)為2價(jià)，顯然H2O2是還原劑，氧化產(chǎn)物只能是O2；又H2O2具有不穩(wěn)定性，受熱易分解，也屬于氧化還原反應(yīng)。(4)“沉鈷”這一步，反應(yīng)物為CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3

6、，必然產(chǎn)生大量H，而HCO與H又不能大量共存，繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生CO2。此題容易忽視HCO與H的繼續(xù)反應(yīng)，澄清了這些問題，再利用質(zhì)量守恒定律，就能順利寫出化學(xué)方程式。(5)依據(jù)充電時(shí)正極的物質(zhì)變化，可寫出放電時(shí)的電極反應(yīng)：Li1xCoO2xexLi=LiCoO2依據(jù)負(fù)極充電的電極反應(yīng)，寫出放電時(shí)電極反應(yīng)：LixC6xe=6CxLi，以上兩個(gè)電極反應(yīng)相加，即得總方程式。(6)“放電處理”的一個(gè)重要目的是回收鋰，Li要沉積在正極。解答這一問題的關(guān)鍵是Li怎樣沉積在正極上。放電時(shí)，離子運(yùn)動(dòng)的方向是“正向正，負(fù)向負(fù)”。從流程的最終產(chǎn)物上很容易找到回收的金屬化合物：Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。3

7、 軟錳礦的主要成分是二氧化錳，用軟錳礦漿吸收工業(yè)廢氣中的二氧化硫，可以制備高純度的硫酸錳晶體，其流程如下所示：已知：浸出液中的金屬陽離子主要是Mn2，還含有少量的Fe2、Al3等，且pH2。幾種離子開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如表所示：離子開始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pHFe27.69.7Fe32.73.7Al33.84.7Mn28.39.8根據(jù)上述流程，回答下列問題：(1)寫出二氧化錳與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)浸出液的pH”、“”或“NiC2O4H2ONiC2O42H2O，則步驟的化學(xué)方程式是_。步驟后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有_。若過濾時(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

8、兩種可能的原因：_。(3)中陽極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體E為_，驗(yàn)證該氣體的試劑為_。(4)試寫出步驟的離子方程式：_。答案(1)Fe(OH)3Al(OH)3C(2)NiCl2Na2C2O42H2O=NiC2O42H2O2NaCl漏斗、玻璃棒和燒杯玻璃棒劃破濾紙、濾液超過濾紙邊緣(3)Cl2濕潤的淀粉KI試紙(4)2Ni(OH)22OHCl2=2Ni(OH)32Cl6 鉬是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能。下圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的實(shí)驗(yàn)流程圖：(1)鉬酸銨溶液中陽離子的檢驗(yàn)方法：_。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：

9、_。(3)反應(yīng)的尾氣可以用NH3H2O溶液吸收用于合成肥料，寫出反應(yīng)的離子方程式_。(4)操作1中使用的主要玻璃儀器有_。(5)某同學(xué)利用下面裝置來制備氫氣，利用氫氣還原三氧化鉬，根據(jù)要求回答問題。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證H2的還原性并檢驗(yàn)其氧化產(chǎn)物，其裝置連接順序是_。在燒瓶A中加入少量的硫酸銅目的是_。兩次使用D裝置，其中所盛的藥品依次是_、_。答案(1)取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH溶液加熱，在試管口放一張潤濕的紅色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明鉬酸銨溶液中含有銨根離子(2)2MoS27O22MoO34SO2(3)2NH3H2OSO2=2NHSOH2O(4)燒杯、漏斗、玻璃棒(5)ACBDD加快化學(xué)反應(yīng)速率無水