无机工艺设计流程专题

1、.无机工艺流程专题1、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究，设计实验流程如下：(1)第步反应得到的沉淀X的化学式为_。(2)第步反应的离子方程式是_。(3)第步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有_。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_。(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1 g，第步反应中加入20.0 mL 3.0 mol·L1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为Li2CO3，则至少有_g Na2C

2、O3参加了反应。2、硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2_=Fe(OH)3Cl(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_。(4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48

3、.0开始溶解的pH10.5Ksp5.6×10126.8×1062.8×109(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是_(选填序号)。a大理石粉b石灰乳 c纯碱溶液 d烧碱溶液(6)“滤液4”之后的操作依次为_、_、过滤、洗涤、干燥。(7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于_。3、已知H2CrO4是一种强酸，S(CaCrO4)17 g/100 g H2O。下图是工业上以铬酸钠为原料制备铬酸酐的流程。(1)反应中通入NH3与CO2存在先后顺序，应先通入_气体，理由是_，写出反应的化学方程式_。(2)第步反应中酸溶时能否用盐酸代替硫酸._

4、(填“可以”或“不可以”)，理由是_。(3)写出苛化蒸氨的离子方程式_。(4)为了减轻环境污染又做到原料的充分利用，生产中可循环利用的物质是_。4、以重晶石(主要成分为BaSO4)为主要原料制备立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工艺流程如图：(1)焙烧时，焦炭需过量，其目的是_。(2)焙烧过程中发生的反应之一是4CO(g)BaSO4(s)BaS(s)4CO2(g)H<0，该反应的平衡常数表达式为_。下列条件可以使平衡常数增大的是_。A降温B加压 C加催化剂 D移出CO2 E增大BaSO4的量(3)反应器中发生反应的化学方程式为_。(4)用工业级氧化锌(含少量FeO和Fe2O3杂质)和

5、硫酸制取硫酸锌溶液时，需先后加入H2O2溶液和碳酸锌精制，加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为_，加入碳酸锌的目的是将溶液中的Fe3转化为红褐色沉淀，写出该反应的化学方程式：_。5、磷酸亚铁锂(LiFePO4)是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2、Mg2的盐)、炭粉等为原料生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下。已知：2LiAl(SiO3)2H2SO4(浓)Li2SO4Al2O3·4SiO2·H2O。温度/20406080溶解度(Li2CO3)/g1.331.171.010.85溶解度(Li2SO4)/g34.232

6、.831.930.7(1)从滤渣可得到Al2O3，如图所示。请写出生成沉淀的离子方程式_。Al2O3(2)滤渣的主要成分是_(填化学式)。(3)向滤液中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是_。(4)写出在高温下制得磷酸亚铁锂的化学反应方程式_。(5)磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4LiLiFePO4，电池中的固体电解质可传导Li。试写出该电池放电时的正极反应：_。若用该电池电解足量饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极)，当电解池两极共有4 480 mL气体(标准状况)产生时，该电池消耗锂的质量为_。6铬铁矿的主要成分的化学式为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al

7、2O3等杂质。工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，流程为已知：NaFeO2遇水强烈水解；重铬酸钾为橙红色针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；2CrO422HCr2O72H2O(1)灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是_。A铁 B氧化铝 C石英 D陶瓷(2)铬铁矿经粉碎处理的目的是_；写出Cr2O3和纯碱、氧气反应生成Na2CrO4的化学方程式为_；NaFeO2水浸时强烈水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为_。(3)滤液1的成分除Na2CrO4、NaOH外，还含有_(填化学式)。(4)通过途径1从Na2CrO4溶液获得K2Cr2O7晶体，操作步骤有：

8、“酸化”加KCl固体蒸发浓缩操作a过滤洗涤干燥。“酸化”步骤用醋酸调节溶液pH<5，其目的是_；操作a的名称_。7.（12分）以电石渣主要成分为Ca(OH)2和CaCO3为原料制备KClO3的流程如下：（1）氯化过程控制电石渣过量，在75左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 （填序号）。A.适当减缓通入Cl2速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使Ca(OH)2完全溶解（2）

9、氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后过滤。滤渣的主要成分为 （填化学式）。滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比nCa(ClO3)2 nCaCl2 15（填“>”、“<”或“=”）。（3）向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3，若溶液中KClO3的含量为100gL1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。8.（8分）KAl（SO4）2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al

10、，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：（1）为尽量少引入杂质，试剂应选用_（填标号）。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。（3）沉淀B的化学式为_；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。9硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为和，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（1）写出与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_（写出两条）。（2）利用_的

11、磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_（化学式）。（3）“净化除杂”需先加溶液，作用是_。然后在调节溶液的pH约为5，目的是_。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是_（填名称）。（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。10.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为。（2）工业上用铝土矿（主要成分为，含有、等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质沸点/57.6

12、180（升华）300（升华）1023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是（只要求写出一种）。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。已知：（）=+1344.1kJ ·mol-1（）=+1169.2kJ ·mol-1由、C和反应生成的热化学方程式为。步骤经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为 _。结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是。11七铝十二钙（)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含和)和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下：（1）煅粉主要含MgO和，用适量的溶液浸取煅粉后，镁化合

13、物几乎不溶，若溶液中小于，则溶液PH大于 _ （的)；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是，（2）滤液中的阴离子有（忽略杂质成分的影响）；若滤液中仅通入CO2，会生成，从而导致CaCO3产率降低。（3）用溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为。（4）电解制备时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为。（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为。12为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在

14、）转变成重要的工业原料FeSO4（反应条件略）活化硫铁矿还原的主要反应为：，不考虑其他反应，请回答下列问题：（1）第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是。（2）检验第步中是否完全还原，应选择（填字母编号）。A.KMnO4溶液 B. K2Fe(CN)4溶液 C.KSCN溶液（3）第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后再第VI步通入空气使溶液pH降到5.2，此时不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是。（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。（5）已知25，101kPa时：=-1648kJ/mol=-393kJ/mol=

15、-1480kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。（6）加入烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗掉饿硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3 kg。1答案(1)Al(OH)3 (2)4LiMn2O44HO2=8MnO24Li2H2O(3)烧杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘(其他合理答案均可) (4)6.4(或6.36)2答案：(1)增大反应物接触面积或增大反应速率(或使反应更

16、充分)(2)Fe(OH)2ClOH2O=Fe(OH)3Cl(3)FeO(OH) (4)8.0pH<10.4(5)bd(6)蒸发浓缩冷却结晶 (7)125m2/81m13答案：(1)NH3氨气在水中的溶解度远大于二氧化碳，先通入氨气产物的量较多2NH32CO2Na2CrO42H2O=2NaHCO3(NH4)2CrO4(2)不可以酸溶时要形成硫酸钙沉淀析出，而氯化钙不沉淀(3)2NHCaO=Ca22NH3H2O(4)NH34答案：(1)焦炭燃烧放热，提供反应所需的温度；提高重晶石的利用率(2)KA (3)BaSZnSO4=BaSO4ZnS(4)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe2(S

17、O4)33ZnCO33H2O=3ZnSO42Fe(OH)33CO25答案：(1)Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH(其他合理答案也可) (2)Mg(OH)2、CaCO3(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失(4)2FePO4Li2CO32C2LiFePO43CO(5)FePO4Lie=LiFePO41.4 g6(1)A(2)增大反应物的表面积，加快反应速率2Cr2O33O24Na2CO34Na2CrO44CO2FeO22H2O=Fe(OH)3OH(3)NaAlO2、Na2SiO3(4)使2CrO422HCr2O72H2O的平衡向正反应方向移动，尽量将CrO42转化为Cr2O72冷却结晶7.（12分）（1）2Cl22Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2O；AB （2）CaCO3、Ca(OH)2 ；（