无机工艺流程专题

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(LiMn 204、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)第步反响得到的沉淀X的化学式为第步反响的离子方程式是(3)第步反响后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。假设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：O假设废旧锂离子电池正极材料含 LiMn 2O4的质量为18.1 g，第步反响中参加 20.0 mL 3.0 mol L 1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反响和完全转化为Li 2CO3,那么至少有g Na2CO3参加了反响

2、。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ZnCO 3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：ty爲心训一圧口阳；ZhSf) 7H硫rttff粉;¥f艸 滤液1 _上一丄'过膛(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是 完成“氧化除铁步骤中反响的离子方程式:|_jFe(0H)2+LJ+U 一=|Fe(0H)3+| Cl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。Mg(OH) 2Zn(OH) 2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH一一沉淀

3、完全的pH一一开始溶解的pH一一一Kspx 10 一12x 10 一6x 10 一9(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_一。工业上从“滤液 3制取MgO过程中，适宜的反响物是 (选填序号)。a.大理石粉b.石灰乳 c.纯碱溶液d烧碱溶液“滤液4之后的操作依次为 、过滤、洗涤、枯燥。分析图中数据，菱锌矿粉中 ZnCO3的质量分数不低于。3、H2CrO4是一种强酸, 制备铬酸酐的流程。S(CaCrO4)= 17 g/100 g H2O。以下列图是工业上以铬酸钠为原料Ml I i INCrt la 血MS Nit-JJLChO® ® ®

4、(1)反响中通入NH3与CO2存在先后顺序，应先通入 气体，理由是写出反响的化学方程式。第步反响中酸溶时能否用盐酸代替硫酸？ (填“可以或“不可以)，理由(3)写出苛化烝氨的离子万程式 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:'RiRp+iWg遼 水稍制的溶液(1)焙烧时，焦炭需过量，其目的是 。焙烧过程中发生的反响之一是4CO(g) + BaSO4(s) 一BaS(s)+ 4CO2(g) 少<0，该反应的平衡常数表达式为 。以下条件可以使平衡常数增大的是A

5、 .降温 B .加压 C.加催化剂D.移出CO2 E.增大BaSO4的量(3) 反响器中发生反响的化学方程式为 。(4) 用工业级氧化锌(含少量FeO和Fe2O3杂质)和硫酸制取硫酸锌溶液时，需先后参加H2O2溶液和碳酸锌精制，参加H2O2溶液时发生反响的离子方程式为 ,参加碳酸锌的目的是将溶液中的Fe3+转化为红褐色沉淀，写出该反响的化学方程式：5、磷酸亚铁锂(LiFePO 4)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 LiAI(SiO 3)2(含少量Ca2+> Mg2+的盐卜炭粉等为原料生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下。訓，XCL旳单、加屯I过滤I滤液【除址过柑I

6、 X；ii Jtt JL= 11Mil过泄崎胡FeKJiLi»PO|250300 C：2LiAI(SiO 3)2+ H2SO4(浓)=Li2SO4+ AI2O3 4SiO2 H2O J。温度/C20406080溶解度(Li 2CO3)/g溶解度(Li2SO4)/g从滤渣I可得到 Al 2O3,如下列图。请写出生成沉淀的离子方程式 滤渣一 |溶液含AI3 +|过量! a沉淀* AI2O3滤渣n的主要成分是 填化学式。向滤液n中参加饱和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响方程式 放电磷酸亚铁锂电池总反响为FePO4+ Li -充 LiFeP

7、O4,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响： 。假设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FeOCr2O3，还含此印的 Ht矿k1"7£战爪Natirfl. Jf ft$1:Np'Cril,UtaliX有SiO2、Al 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：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； 2CrO2+ 2H + 一 Cr2O7+ H2O

8、1灼烧操作一般在坩埚中进行，以下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、氧气反响生成 Na2CrO4的化学方程式为 ; NaFeO2水浸时强烈水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为滤液 1 的成分除Na2CrO4 、 NaOH夕卜，还含有填化学式。通过途径1从Na2CrO4溶液获得K262O7晶体，操作步骤有：“酸化宀加KCl固体宀蒸 发浓缩f操作af过滤f洗涤f枯燥。 “酸化步骤用醋酸调节溶液 pH<5，其目的是 ;7. 12分以电石渣主要成分为Ca(0H)2和CaC03为原料制备KCIO 3的流程如下

9、:1氯化过程控制电石渣过量，在75C左右进行。氯化时存在CI2与Ca(0H)2作用生成Ca(CIO) 2 的反响，Ca(CIO) 2 进一步转化为 Ca(CIO 3)2，少量 Ca(CIO) 2 分解为 CaCl2 和 02。 生成Ca(CIO) 2的化学方程式为 q 提高CI2转化为Ca(CIO3)2的转化率的可行措施有填序号。A.适当减缓通入 CI2速率B.充分搅拌浆料C.加水使Ca(OH) 2完全溶解2氯化过程中CI2转化为Ca(CIO3)2的总反响方程式为6Ca(OH)2+6Cl2= Ca(CIO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后过滤。 滤渣的主要成分为填化学式Q 滤液中 Ca(

10、CIO3)2与 CaCI2的物质的量之比 nCa(CIO3)2 : nCaCl2 1 : 5填“ 、'“ 或 “ =。3向滤液中参加稍过量KCI固体可将Ca(CIO 3)2转化为KCIO3,假设溶液中 KCIO 3的含量为100g?L1，从该溶液中尽可能多地析出KCIO 3固体的方法是 q70605040302022O 一匚£諂8LS判娄铤8. 8 分KAI SO42 12H2O明矶是一种复盐，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 AI，含有少量的Fe、Mg杂质制备明矶的过程如以下列图所示。答复以下 问题：丨 At* Jk1耳呵总过HE AKjSOtf T

11、O1为尽量少引入杂质，试剂应选用 填标号。溶液2SO4溶液 C.氨水溶液2易拉罐溶解过程中主要反响的化学方程式为 3沉淀B的化学式为 ;将少量明矶溶于水，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Mg2B2OH20和F"4 ,还有少量F02O3、FeO、CaO、Al 2O3和SiO2等为原料制备硼酸H3BO3的工艺流程如下列图：答复以下问题：1写出MgzBzOrH2。与硫酸反响的化学方程式 。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 的磁性，可将其从“浸渣 中别离。 浸渣中还剩余的物质是 化学式。3净化除杂需先加H2

12、。2溶液，作用是。然后在调节溶液的 pH约为5,目的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NaBH4，它是有机合成中的重要复原剂，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，其反响的离子方程式为。2工业上用铝土矿主要成分为Al?。3，含有F。3、SO等杂质制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:5煤，<1 0：1程舌程jocr担化惴i WI山物质SiCl4AICI3FeCI3FeCI2沸点/C180升华300升华

13、1023I'.H11 =+1344.1kJ molH212=+1169.2kJ mol-1 步骤I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n中假设不通入氯气和氧气，那么反响生成相对原子质量比硅大的单质是 :iAl2O3(s)+3C(s)=2AI(s)+3CO(g)打2AICl3(g)=2AI(s)+3Cl2(g)由Al2O3、C和Cl?反响生成AICI3的热化学方程式为 结合流程及相关数据分析，步骤V中参加铝粉的目的是11 七铝十二钙12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石主要含CaC°3 和MgC。3)和废铝片制备七铝十二钙的工艺

14、如下：1煅粉主要含MgO和，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，大于MgQH) 2的原因是,;假设滤液I中仅通入 C02,12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FezO3存在转变成重要的工业原料FeSO4反响条件略WHaSO.I祜优班铁矿ItFeCOj111 |MPH 1过色1S学式分别为假设溶液I中c(Mg +)小于5 10 6 mo卜L 1，那么溶液PH K =510 12spi);该工艺中不能用(NH 4)2SO4代替NH4NO3,2滤液I中的阴离子有 忽略杂质成分的影响会生成，从而导致CaCO3产率降低。3用Na

15、OH溶液可除去废Al片外表的氧化膜，反响的离子方程式为_4电解制备Al(OH) 3时，电极分别为 Al片和石墨，电解总反响方程式为5一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl 4-和Al 2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反响，放电时负极Al的电极反响式为活化硫铁矿复原Fe2+的主要反响为：Fe3+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSQ+8H2SO4，不考虑其他反响，请答复以下问题：O填字母编号。1第I步H2SO4与Fe2O3反响的离子方程式是2+2检验第n步中Fe是否完全复原，应选择4溶液 B. K 2Fe(CN) 4溶液溶液4FeSO4 可转化为 FeC03

16、,5 25C, 101kPa 时：3第川步加FeCO3调溶液pH到左右，然后再第VI步通入空气使溶液 pH降到，此时Fe 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 FeCO3在空气中加热反响可制得铁系氧化物材料。4Fe(S)+3O2(g)=2Fe2O3(S)H =-1648kJ/molC(S)+O2 (g)=CO2 (g)H =-393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3Q(g)=2FeCQ(s)h “sokJ/molFeC03在空气中加热反响生成6参加烧渣中的铁全部视为Fe2O3的热化学方程式是c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为 性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第

17、川步应参加FezO3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸参加到96%，其他杂质浸出消耗掉饿硫酸以及调pH后溶液呈微酸FeCO3 kg。(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)增大反响物接触面积或增大反响速率(或使反响更充分)(2) 2Fe(OH) 2+ CIO+ 也 H 2O=L2 Fe(OH) 3+ 町 C FeO(OH)(6)蒸发浓缩3 答案：(1)NH3(5)bd冷却结晶(7)125m2/81m1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2NH3+ 2C

18、O2+ Na2CrO4+ 2H2O=2NaHCO 3 J + (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+ 2NH3f + H2O (4)NH 3 4答案：(1)焦炭燃烧放热，提供反响所需的温度；提高重晶石的利用率c4 CO 2(2)K = 4A(3)BaS+ ZnSO4=BaSO4 J+ ZnS Jc CO(4) 2Fe2+ + H2O2 + 2H +=2Fe3+ + 2出0 Fe2(SO4)3+ 3ZnCO3+ 3H2O=3ZnSO4+ 2Fe(OH)3J + 3CO2 f5 答案：(1)Al3 + 3NH3 H2O=Al(OH) 3 J + 3NH4(其他

19、合理答案也可+(3)2NH 4 + CaO=Ca)(2)Mg(OH) 2、CaCO3(3)Li 2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少高温2FePO4 + Li 2CO3 + 2C=2LiFePO4 + 3CO f1.4 g6. (1)A(2)增大反响物的外表积，加快反响速率+ 4CO2Li2CO3的损失 FePO4 + Li + + e 一 =LiFePO高温2Cr2O3 + 3O2+ 4Na2CO34Na2CrO4F4)使 2CrOf + 2H +Cr2O7冷却结晶=Fe(OH) 3 J + OH 一 (3)NaAlO 2、Na2SiO37. 12 分1 2Cl2+ 2Ca(OH)2=Ca(ClO) 2+ CaCl2+ 2H2O; AB2【 CaCO3、Ca(OH)2 v；3蒸发浓缩、冷却结晶9. 14 分Cr2O2 + H2O的平衡向正反响方向