無機(jī)實(shí)用工藝流程專題

1、1廢舊悝鳥I) *1過竄濾液環(huán)池止概材料*LiMu址伽I摘H ：削總?cè)藗鋂 | 両is點(diǎn)粉無機(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)式為世液卜U () IAM第步反應(yīng) 的離子方程式是。若過(3) 第步反應(yīng)后，過濾 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Li 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 礦輸ilJii.濃 fit 戕4濾*冒同JU過濾r)1ft Im：軼1.沉淀1；UI鐵礦iH iill IZiiS J * hJI () I rpp k闔濾液*(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(OH)3+| Cl Fe(OH)2+口 _針鐵礦(Goethite)是

3、以德國詩人歌德(Goethe)名字命名的，組成元素是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開始沉淀的pH10.46.4一一沉淀完全的pH12.48.0一一開始溶解的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過程中，合適的反應(yīng)物是 (選填序號)。a.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 、 、過濾、洗滌、干燥。(7) 分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3 的質(zhì)量

4、分?jǐn)?shù)不低于 。3、已知H2CrO4是一種強(qiáng)酸，S(CaCrO4)= 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)入 NH3與CO2存在先后順序，應(yīng)先通入 氣體，理由是 ? 寫出反應(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) 寫出苛化蒸氨的離子方程式 。(4) 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)，焦炭需過量，其目的是 。焙燒過程中發(fā)生的反應(yīng)之

5、一是 4C0(g) + BaS04(s) BaS(s) + 4CO2(g) AH 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。二l.j(1)從濾渣I可得到 Al 2O3,如圖所示。請寫出生成沉淀的離子方程式濾渣I 溶液含Al 3+過量試劑a沉淀灼燒 Al 2O3 .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

6、中加入飽和Na2CO3溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是(4) 寫出在高溫下制得磷酸亞鐵鋰的化學(xué)反應(yīng)方程式 。(5) 磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為 FePO4+ LiLiFeP0 4,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li十。試寫出該電池放電時(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

7、乙醇，有強(qiáng)氧化性； 2CrO4+ 2H* Cr2O2+ H2O(1) 灼燒操作一般在坩堝中進(jìn)行，下列物質(zhì)適合用來制作此實(shí)驗(yàn)坩堝材料的是。A .鐵 B .氧化鋁C.石英D.瓷(2) 鉻鐵礦經(jīng)粉碎處理的目的是 ; 寫出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

8、. (12分)以電石渣主要成分為Ca(OH) 2和CaCO3為原料制備KClO 3的流程如下：HiOCkKCIW1T17電若連宋亂化 氣海轉(zhuǎn)佗I KCiOj園佯(1) 氯化過程控制電石渣過量，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)。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(2) 氯化過程中 Cl

9、2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氯化完成后過濾。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 o(U 二益g-tlwfs左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

10、用廢易拉 罐(主要成分為 AI，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明磯的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉?題：(1) 為盡量少引入雜質(zhì)，試劑應(yīng)選用(填標(biāo)號)。a.HCI溶液b.H2SO4溶液 c.氨水d.NaOH溶液(2 )易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 o(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Mg2B2O5|H2O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：回答下列問題：(1) 寫出MsBOlHQ與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。為提高浸出速率，

11、除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有 (寫出兩條)(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,目的是（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)方程式表示制備過程 。10無水氯化鋁在生產(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） 工業(yè)上用鋁

12、土礦（主要成分為A.。3，含有Fe23、Si。？等雜質(zhì)）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:A10已知:11 .七鋁十二鈣（和 MgCO（1） 煅粉主要含Mg和，用適量的NHaN。3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶,2+i若溶液I中c（Mg ）小于5 10 6mo|L 1，則溶液PH K =510 12sp_）；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)成分的影響），用適量的6大于（Mg（OH） 2 的原因是,;若濾液I中僅通入 C2,會IIIik物質(zhì)SiC|4A|C|3FeC|3FeC|2沸點(diǎn)/C57.6180 （升華）300 （升華）1023

13、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_ （只要求寫出一種） 步驟n中若不通入氯氣和氧氣，則反應(yīng)生成相對原子質(zhì)量比硅大的單質(zhì)是_。 已知：（D Al23（s）+3C（s）=2AI（s）+3C（g）H1=+1344 1kJ mo|-i（u）2A|C|3（g）=2A|（s）+3C| 2（g）出二+伽輿 mol-i由Al23、C和Cl2反應(yīng)生成AIC|3的熱化學(xué)方程式為。 步驟川經(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 12Ca7A| 23）是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料，用白云石（主要含CaC33）

14、和廢鋁片制備七鋁十二鈣的工藝如下：生成，從而導(dǎo)致CaC3產(chǎn)率降低。（3） 用NaH溶液可除去廢A|片表面的氧化膜，反應(yīng)的離子方程式為 。（4） 電解制備A|（H） 3時(shí)，電極分別為 A|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AI2CI7-兩種離子在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AI的電極反應(yīng)式為 。12為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，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)張鐵礦變氣1 1還K111 lifflpHivpH 除朵晶礦M

15、過叭ii液MMFcSOj品體J耐齬晶活化硫鐵礦還原Fe2+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)，請回答下列問題：(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)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

16、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 k

17、g。1答案 AI(OH) 3(2)4LiMn 2O4+ 4H + + 2=8MnO2+ 4Li + 2H2O(3) 燒杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導(dǎo)致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣(其他合理答案均可)(4)6.4(或6.36)2答案：(1)增大反應(yīng)物接觸面積或增大反應(yīng)速率(或使反應(yīng)更充分)(2) 2 Fe(OH)2 + 1 ClO+ 1 出0= 2 Fe(OH) 3+ 1 CFeO(OH)(4)8.0 pH10.4(5)bd蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(7)125m2/81m13答案：(1)NH3氨氣在水中的溶解度遠(yuǎn)大于二氧化碳，先通入氨氣產(chǎn)物的量較多2NH3+ 2CO2+ Na2CrO

18、4+ 2H2O=2NaHCO 3 J + (NH4)2CrO4(2)不可以 酸溶時(shí)要形成硫酸鈣沉淀析出，而氯化鈣不沉淀(3)2NH ； + CaO=Ca2+ 2NH3f + H2O (4)NH 34答案：(1)焦炭燃燒放熱，提供反應(yīng)所需的溫度；提高重晶石的利用率c4 CO 2(2)K = c4 COA(3)BaS+ ZnSO4=BaSO4 J+ ZnS J(4) 2Fe + H2O2 + 2H =2Fe3* + 2出0Fe2(SO4)3+ 3ZnCO3+ 3H2O=3ZnSO4+ 2Fe(OH)3j + 3CO2 f5 答案：(1)AI 3+ 3NH3 H20=AI(0H) 3 J + 3NH

19、；(其他合理答案也可)(2)Mg(0H) 2、CaCO3（3）Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少高溫2FePO4 + Li 2CO3 + 2C=2LiFePO4 + 3C0 f1.4 gLi2CO3的損失(5)FePO4 + Li + + e =LiFePQ6. （1）A（2）增大反應(yīng)物的表面積，加快反應(yīng)速率2Cr2O3 + 3O2+ 4Na2CO34Na2CrO4+ 4CO2F4）使2CrO2+ 2H+ Cr2O7+ H2O的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡量將CrO4一轉(zhuǎn)化為Cr2O7冷2卻結(jié)晶=Fe(OH) 3 J + OH 一 (3)NaAIO 2、Na2SiO37. (12 分)(1 2CI2+ 2Ca(OH)2=Ca(CIO) 2+ CaCl2+ 2H2O : AB(2 CaCO3、Ca(OH)2 v；(3 )蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶9. ( 14 分)(2 分)提咼反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑(2 分)(2)Fe3O4SiO2 和 CaS