2021届高中化学二轮复习(大题)6 电解工艺流程 习题含解析

1、熔 融 电解工流程熔 融一典例SCR 催剂是工业上广泛应用燃煤烟气脱硝催化剂要成分为 TiO O 及量 、2 2 5 2Al O Fe O 等。一种从废 催中回钨的工艺如下：2 3 2 3回答下列问题(1)酸浸还中 V O 转化成可溶于水的 VOC O ， O 中 V 的价_该反应的化学2 5 2 4 2 4方程式。可用浓酸代替草酸，但缺点_(2)碱浸时 WO 化为 WO23 4的离子方程式_(3)试剂 a可用选填盐酸、氧化”水”。渣主要成分。(4)温下 K Ca(OH) =5.5106sp 2 sp 94。“钨程中不断加入石灰，当测液中pH=13 时，c(WO)为_molL4(留 2 效数字

2、)(5)熔融电解”程中阴极反应为 WO4方程式解释该现_。+6e=W+4O电解过程中石阳极有损耗并有气体产生，用反应【案了回收钒的速度V O 3H O =2VOC O 2 与五氧化二钒的反应速率下降低（2 WO 2OH2- +H 2（3氨Al(OH)3、Fe(OH)3（45mol/L（5 = 2CaO 【析从废催化剂中回收金属钨，先项催化剂中加入 HC 溶进酸浸还原回收钒；再加入氢 2 2 4氧化钠，反应后进行过滤得到钛；再加入氨水调节 pH，过滤掉氢氧化铝和氢氧化铁；再加入灰乳过滤得到 CaWO，最后熔融状态下电解得到金属(1)VOC O 中，C 3 价，O 为- 价，则可得出 V 为+ 价

3、 4 2 4反应方程式为V 3H C =2VOC O O 2 2 ，用浓盐酸代替的缺点为，浓盐的酸性较强，与五 氧 化 二 钒 的 反 应 速 率 下 ， 降 了 回 收 钒 的 速 度 ； 3转 化 为 WO 4的 离 子 方 程 式 为WO 2OH=WO+H O(3)试 a 可氨调 ，加入可能会直接导 pH7，而氢氧化钠为强sp熔 融碱，不利于精准调至 pH=9)，渣要沉得 Al(OH)sp熔 融3 Fe(OH) (4)pH=13 时， pH=lgc(H 3) ，K =c(H+w)c(OH14， 可 得 c(OH)=0.1mol/L 又 为 (Ca(OH) sp 226， 所 以c(Ca4

4、，而 Ksp 2+4)c(WO4)，所以2-)=K 5.5 =1.6 ；阳去电子，发生了氧反应，题目已知，阳极有损耗且有气体产，则说明有二氧化碳生成，故反应方程式为： = 2CaO 。二模练1用含锂废(主金属元素的含量Ni6.55%Ca6.41%Mg13.24%)制 Li CO ，其制2 3备 +电池的正极材料 LiFePO4。部分工艺流程如下：资料： 、滤液 中子的浓(gL) ：iiEDTA 某些二价金属离子形成稳定的水溶性合物。 iii某些物质的溶解(S)如表示： CO 粗2 3（1）上述流程中为加快化学反速率而采取的措施_。 （2）滤渣 2 主要成分_。（3）向滤液 2 中加入 ，加入饱

5、和 的操作_CO 液90C 下反应后，分离固体 Li CO 粗 2 3 2 3（4）处理 1kg 含 3.50%的，锂的出率为 a，+转 Li CO 的率 b，则粗品中含 Li CO2 3 2 3的质量_。 CO 粗2 3（5 CO 转 LiHCO 后法解 溶备高纯度 电池级 Li CO 。 2 3 3 3 2 3电解原理如图所示，阳极的电极应式_，使用_填阳“阴”离换膜。III备 4（6将电池级 Li CO 和 CFePO 高下反应 和一种可燃气体，该反应的化学方程式是2 3 4 4_【案研磨、热（2）2、 、Ca(OH)2 2（3）趁热过滤（4）185ab（5）4HCO 3-4e +2H

6、O2 2 2阳高温（6）Li CO 2LiFePO 2 3 4 4【析为加快含锂废主金属元素的含量Li3.50%Ca6.41%、Mg13.24%)的浸速率，将其研磨粉碎，并用稀硫酸 度下溶浸，由于硫酸钙属于微溶物，经过滤，成含有 Li+、2+、Mg2+SO4、少量 2+滤液 ， 含有硫酸钙和不溶于硫酸的杂质，向滤 1 中入氧钠调PH 值 12将 NiMg少 Ca2+转化为 Ni(OH)2Mg(OH) Ca(OH) 过滤主要含有 + 2 224和极少量 Ni2+Mg2+Ca的 2，渣 2 有 Ni(OH) Mg(OH) Ca(OH) ，向滤液 中 EDTA 将2 2 2少量 Ni、Ca2+为稳定

7、的络合物，再加入饱和碳酸钠溶液将 +化为碳酸锂沉淀，并加热，趁热过滤，用热水洗涤分离出碳酸锂再经过一系列操作最终制取正极材4，据此分析解答根析和上述流程图示中为加快化学反速率而采取的措施是研磨 70； 根析和资料 i，Ni、Mg 在溶液中的浓度变化较大 2 要成分含有 Ni(OH) 和 Ca(OH) 滤液 中加 ，2 2 2与 Ni2+、Mg2+转稳定的络合物，从而确保它们不与 +一淀，再加入饱 Na CO 溶，90C2 3下充分反应后，形成碳酸锂的热和溶液，通过趁热过滤分离出固体碳酸锂的粗品理 1kg 含 3.50%的废渣，锂的浸出率为a + 化为Li2CO 的率为 b废渣中出锂的物质的量为

8、 31000g 3.50% a= 3.50% mol转化为 Li CO 的的物质的量为2 3 3.50% b，锂素守恒，则碳酸锂2 3的物质的量为2 31000 3.50% a 1000 ，品中含 Li CO 的质量是7 2 2mol 74g/mol=185abg (5) Li CO 转为 LiHCO 后隔膜法电解 液HCO -参与电极反应转化为二化碳，才能制2 3 3 3 3备高纯度的 解生反应极反应式 43- +3O +2H O； 2 2 2Li+移向阴极生成 使了子交换膜将级 Li CO 和 C 高反应 LiFePO2 3 4 4高温和一种可燃性气体质守恒燃性气体应是一氧化碳反化学方程式

9、是 CO +2C+2FePO =2 3 42LiFePO 。42镍(及其化合物广泛应用于生产电池、电镀催化剂等领域。(1)NiSO 6H O 晶种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由镀废除镍4 2外，还含有 Cu2+Zn2+、等为料获得。操作步骤如：入 Na S 的是 知： K (FeS)=6.3102 sp Ksp(CuS)=1.31036 sp(ZnS)=1.310，K (NiS)=1.11021sp用酸钠 代 H O ，氯酸钠与滤的离子程式_。3 2 2滤液加 NaOH 调 pH 在围内生成氢氧化铁沉淀。已知常温下 e(OH) 的 =1.0103 sp若要使溶液中 3+

10、)1.010molL，则应该控制溶液 pH 范小_。作括过程：过滤，用 H 溶，_过滤、无水乙洗涤获得 NiSO 6H 晶。2 4 4 2(2)双三解法处理含镍水的原理示意图，阳极的电极反应式 ；解过程中需要控制溶 液 为 右，原因。【案除去溶液中的 Zn2+和 Cu2+2+3+=6Fe3+Cl O 32蒸发浓缩、冷却结晶（4OH-4e O+O 过 Ni2+ 2 2会形成氢氧化物沉淀 过时气析出，降低镍的回收率【析废渣（除含镍外，还含 、Cr 素的化合物杂质溶解调节 过滤后除去铁离子液有二价铁离价离离离等杂质液 I 入硫化钠形成 CuSZnS沉淀，可除去铜离子、锌离子，滤，滤液 加 HO 是铁

11、氧化成三价铁，再通过调节 使铁 2 22 和三价铬都以氢氧化物的沉淀而去液有性硫酸盐要 NiSO2 4还有 Na SO 再碳酸钠沉 2 4淀二价镍，过滤、洗涤，然后与酸反应生成 NiSO4晶体上可知，加入 Na S 的是除去2溶液中 2+、 Zn2+； 入氧化剂将滤液 的 Fe2+转化成 3+，氯酸钠与滤 离子方程式为：6Fe2+ 3+=6Fe+Cl ；中 c(Fe3+2)1.010molL1，- )=3K Fe(OH) 33+ 3 1.010111，常温下，c(H + K ) 则应该控制溶液 pH 范不 3溶液中得到晶体，还需要的操作是蒸发浓缩、冷却结晶氧子发生氧化反应生氧气，反应 式为4O

12、H-4e=2H O+O ；pH 过高镍离子形成氢氧化物沉淀pH 过，氢子放电较多，有氢气析出， 也不利于 Ni 的收，故电解过中，需要控制溶液 pH 为 4 左。3欲降低废水中重金属元素铬毒性，可将 Cr O22 7转化为 Cr(OH) 沉除去。已该条件下：3（1）某含铬废水处理的主要流如图所示： 初 沉 中 加 入 的 混 凝 是 K SO Al (SO ) 24H O ， 作 用 为 ( 离 子 方 程 式 表 示 )_2 4 2 4 3 2_。应中发生主要反的离子方程式是 Cr O2 73+=2Cr3+2+4H O。据沉法和“4 2法”的理中加入 溶中发主要反应的离子方程式_、 _证明

13、沉完的法。（2）工业可用电解法来处理含 CrO2 7废水。实验室利用如图装置模拟理含 Cr 22 7的废水，阳极反应式是 Fe-2e=Fe2+应 +2e=H 2与酸性溶液中 Cr22 7反应的离子方程式，得到的金属阳离子在阴极区可沉完全。用电解法处理该溶液中 0.01mol _gO2 7时，至少得到沉淀的质量是【案 O Al(OH) (体)+ 2 3Cr +3 O2测定溶液的 pH若 pH8，则证明 Cr沉完（2）CrO2 7+14H+3+3+ 8.482【析 Al (SO ) 24H O 为电解质，在溶液中完全电离，成 Al3+2 4 2 4 3 2和 24、+，3+能水解生成氢氧化铝胶体A

14、l+3H Al(OH) （体+ 2 3，氢氧化铝胶体具有吸附性，能附水中的悬浮物，所以能作净水剂，故答案为 Al3+ 2Al(OH) (胶 )+ 3； 应池中发生主要应的离子方程式是 CrO2 73 +3SO2 ，反应后溶液中有 H+、Cr；据沉法和中和法的原理， 4 2向 沉 淀 池 中 加 入 NaOH 溶 液 会 H+发 生 反 应 H+OH=H O ， Cr2与 NaOH 发 反 应Cr=Cr(OH) 给信息可知 沉全时 为 定液 3 3则证明 Cr3+沉淀完全，故答案为3+=Cr(OH) 、H+3+OH=H O；定溶液的 pH pH，则证明 2Cr沉淀完全铁离子与 22 7发生氧化还

15、原反应，被还原为 3+，重铬酸根具有强氧化性，能将成的亚铁离子氧化为三价，即 2+ O2+14H+=6Fe+2Cr3+ O；随着电解进行，溶液中 +2 7 2)逐渐减少，打破了水的电离平衡，促进了水电离，使溶液 OH浓度增大，溶液的碱性增强，生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀，金属阳离子在阴极区可沉完全；根据 CrO2 7+14H +6Fe3+ ，Cr3+ 2=Cr(OH) 、3Fe+3OH=Fe(OH) 知 0.01mol Cr O3 2 7，可生成 0.02mol Cr(OH) 0.06mol Fe(OH) ，至少得到沉淀的质量是3 30.02mol103g/mol+0.06mol

16、107g/mol=8.48g；答为Cr 22 7+6Fe2+14H 3+6Fe3+ O。 24从砷化镓废主成为 GaAs含 Fe O 、 杂质中镓和砷的工艺流程如下：2 3 2 3已知：(既溶于也能溶于碱，与 NaOH 溶应生成 NaGaO 和 H 。2 2回答下列问题：(1)浆化是化镓废料转变成悬浊液过程，其目的(2)化镓GaAs)“碱浸时砷化 AsO 进溶该反应的化学方程式_。3 4(3)“ 碱 ” 的度控制在_(填。70，温度不能过或过低的原因是_ “ 滤 I” 的为(4)浸出液中加 H “中和”节 和硅共沉淀，不同 pH 时率如下表示。根据表中2 4数据可知，“和的 应节至范内沉的果好

17、(5)旋流电时用惰性电极，则所液溶质主要_(学式，进循利，高 经济效益。(6)用 240kg 含 的化料回收镓到为 镓 镓收率_ (结果保留一位小。【案增大接触面积，提高碱浸效率（使碱浸更充”等合理答案也可）（2GaA O AsO +6H Os 2 2 2 3 4 2（3温过时速率慢，温度过高易导致 H （45.06.0（5HSO2 4O 解2 2Fe 、2 3 3（697.6【析砷化镓废料，主要成分 含 Fe O 、 和 等，加入 NaOHH GaAs 2 3 2 3 2 2化为 、 ， 转 Na SiO 进溶液Fe O 难溶于氧化钠溶液形成滤浸2 3 4 2 2 3 2 3 3出液中加硫酸

18、调节 ， Ga(OH) H SiO 沉，镓硅沉中入酸 生 (SO ) 溶3 2 3 3 2 4 3液，电解 Ga(SO ) 溶生 Ga、气硫砷化镓废料转变成悬浊液，以增大与氢氧化钠、过氧 2 4 3化氢的接触面积浸率化镓(GaAs)在浸时O 反 AsO ， 2 2 2 3 4该反应的化学方程式为 GaAs+4NaOH+4H O +Na ；(3)浸温度控制在 70右，温2 2 2 3 4 度过低时碱浸速率慢，温度过高导 HO 分解所以温度不能过高或过低 O 溶于氢氧化钠 2 2 2 3 3溶液“ I分为 Fe O 、CaCO ；(4)出液中加 H SO 进行中和，调节 使硅共沉淀2 3 3 2

19、4范围在 5.06.0 ，镓和硅沉淀高、砷沉淀率低，所“中 应调节至镓和硅范围 5.06.0 内(5)电解 Ga(SO ) 溶生成 Ga、气硫酸，则所尾溶质主要是 H 可进行循环利用，提高经济效 2 4 3 2 4益 (6) 若 240kg 含 3% 砷 废 料回收 ，得 到 纯度为 99% 的 镓 ， 镓 的 回收 率 为 99% 100%=97.6%。5硫酸镍是一种重要的化工中体，是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化成 3和 ，含少量 Fe O 、Cr O 为原料制备硫酸镍的工业流程如图： 2 2 3 2 3已知：、Ni(OH)2、 均溶Cr(OH) 是氢氧化物。 3 3 不于 N

20、H Cl-水的混合液Ni(OH) 溶 NH 氨水混合液生Ni(NH ) 2+3 4 2 4 3 6。请回答下列问题：(1)酸溶时提高浸取率，可采取的施_任出一)。(2)滤渣 的要分。(3)一次碱时，加入的 NaOH 液需过量，则含铬微粒发生应的离子方程式_。 (4)氨解的为_，净时入的 H S 的的是将镍元素转化_淀。2(5)氧化时反应的离子方程。(6)二次碱时溶液中的 Ni沉完离子浓度5molL时离沉淀完全)维持 c(OH)不低_(已知 Ni(OH) 的 K 152 sp，1.4)。(7) Ni 电极制取 Na 原理图所示电在极附近生成紫红色的 FeO 2-电解时阳2 4 4极的电极反应式_，离交换膜(为_(填阴或阳”离换膜。【案升高温度、将废镍催化剂粉碎、搅拌等（2）2（3）Cr3+=CrO+2H O2 2（4）除去 Fe3+NiS（5）3=3Ni+2NO+3S+4H O2（6）1.410mol/L（7）-6e+8OH2+4H 4 2阴【析废镍催化要成分为 NiCO3和 SiO ，量 Fe O 、Cr O )原料制备硫酸镍，加入 的硫 2 2 3 2 3酸酸溶 Fe O Cr 反进入溶液中SiO 不应