2021届高考化学二轮复习工艺流程精锐班综合训练六

2021届高考化学二轮复习工艺流程精锐班综合训练六1.四氧化三钻（Co,O4）是黑色粉末，常用作催化剂和氧化剂。利用锂离子电池的正极材料（主要成分是LiCoO?,还含少量CuO、FcQ，和Ala等）制备C55的工艺流程如下：H2SO4H2O2NH3-H2ONaOH溶液 空气正极材料fI浸出1—＞除杂一滤液It沉钻-Co(OH)2-^＞焙烧-＞Co304 ・；・一, —i 次十通渣I 滤液2已知：LiCoO:难溶于水：Co（OH）2是两性氢氧化物。回答下列问题：（1）“浸出"时，LiCoO2转化为C。“，写出反应的离子方程式：.该步骤（填“能”或“不能”）用盐酸代替h.so4,其理由是⑵“滤渣1”的主要成分是 （填化学式）。为检验“滤液1”中是否含有Fe",可选用的化学试剂是 0“除杂”过程中，溶液的pH对溶液中金属离子的去除率的影响如图所示，加入N&.H?。调节溶液pH的最佳范围是 ，其依据是 o令屉离子的去除率修令屉离子的去除率修“沉钻”时，若加入的NaOH溶液过量，会导致沉钻率下降，其原因是 （用离子方程式表示）。2.1894年芬兰化学家约翰•加得林在瑞典发现了稀上。稀土中所含的钺在制造尖端电子设备方面应用广泛。二氧化钵（CeO»是一种重要的稀上氧化物。平板电视的显示屏在生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO”FeSs、CeO?等物质）。某课题小组以此粉末为原料，设计资源回收的工艺流程如下：一废玻璃粉末XaOH溶

液可成

①I滤清B（含g）一废玻璃粉末XaOH溶

液可成

①I滤清B（含g）神破咸和HQ加朗［④（衣OH/产品|悬浊液回答下列问题：.写出第①步反应的离子方程式::.洗涤滤渣B的目的是为了除去（填离子符号）。.写出第③步反应的化学方程式: .制备绿机（FeSOi•7H心）时，向Fe式S0M溶液中加入过量（物质名称），充分反应后，经过滤得到FeSO；溶液，再经 、、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到绿矶..取上述流程中得到的Ce（OH）.,产品（质量分数为80%）1.300g,加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeS04溶液滴定至终点（铀被还原成Ce"）,则需准确滴加标准溶液的体枳为niLo3.氯化磷酸三钠［（Na3P0412Hq）4.NaClO］具有良好的灭菌、消毒、漂白作用。湿法磷酸由硫酸分解磷矿石得到，其中含Fe，Al"等杂质，以湿法磷酸为原料制取氯化磷酸三钠的工艺流程如下:湿法中艘反应［R•肛、ALPO音NaOH溶液湿法中艘反应［R•肛、ALPO音NaOH溶液■EI三妫毋液反应N反应M己知：抵温度高时，NaQO易分解,b.常温下，磷酸的物种分布分数与pH的关系如下图所示:回答下列问题：（1）硫酸分解CaMPO,hF时产生的有毒气体主要是 （填化学式）。（2）反应中磷酸转化为钠盐，其钠盐再与Fe\Al"作用形成沉淀。①反应I中发生多个反应，其中磷酸转化为NazHPO,的主要离子方程式为.常温下应控制pH约为o②常温下，HPO：+Fe"=FePO4+H+的lgK为［lg/（FcPOj=-21.89］。（3）反应H中不用Na2cO,溶液的原因是 。（4）反应IH的化学方程式为：反应IV中两种溶液混合后需快速冷却，其目的是 ：母液”中的溶质有NaClO、（填2种）。.二次电池锂离子电池广泛应用于手机和电脑等电子产品中。某常见锂离子电池放电时电池的总反应为：Li,.xCoO;+LixC6=LiCoO2+C6（x<l）o2018年中国回收了全球可回收锂离子电池总量的69机但现阶段我国废旧电池回收仍属于劳动密集型产业，效率仍需提高。一种回②Li2c溶解度随温度升高而减小（1）关于该锂离子电池说法不正确的是R.锂离子电池中无金属锂，充放电过程中，IT在两个电极之间往返嵌入和脱嵌B.集中预处理时，为防止短时间内快速放电引起燃烧甚至爆炸，应先进行放电处理C.充电时若转移0.Olmol电子，石墨电极将减重0.07gD.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO,-xe—=LiiCoO.+xLJ⑵LiCoO,是一种具有强氧化性的难溶复合金属氧化物，且Co"在常温、PH=0.5条件下即开始水解。LiCoO?可溶于硫酸得CoSO4。用硫酸酸浸时，需要加入Na?，。,作助溶剂，从化学反应原理的角度解释原因：,写出浸出CoSO,的离子反应方clNa.S^Oj.imol,L1)Na：Sa浓生对Co、Li、Cu、Al&*浸出率的影晌⑶控制氢离子浓度为4moi/L,反应温度90℃,测得相同时间内离子的浸出率与NaSiOs溶液的变化关系如图。则酸浸时应选用浓度为—mol/L的Na,S,O,溶液。Na2S2O3溶液浓度增至0.3mol/L时，LiCoO?的浸出率明显下降，可能的原因是（用化学方程式结合文字说明）（4）整个回收工艺中，可循环使用的物质是 。⑸己知15c左右口《。3的Ksp为3.2xlO-2,该温度下Li2c的溶解度约为go将萃取后的Li2so4溶液加热至95℃,加入饱和Na2CO3溶液，反应lOmin,（填操作）得Li,CO,粉末。X A.金属钻（C。）广泛用作电池材料，草酸钻用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。某工厂以水钻矿（主要成分为CoQ「含少量Fe0、FeO、Al。、蛇。等）为原料制备草酸钻的流程如图，回答下列问题：固体1 固体2 NiT、NH；GO：、Cl（1）C0CQ4中钻元素显+2价，则碳元素的化合价为 ，固体1的成分是一y（2）酸浸过程涉及两个氧化还原反应，写出Co.O,与盐酸反应（有气体单质生成）的离子—•1方程式：,另一个反应中氧化剂与还原剂（均指固体）物质的量之比为0（3）为实现调pH除杂的目的（溶液中杂质离子浓度不大于lxl（）Tmol/L）,溶液的pH不应小于a,则所得固体1的K、p=,用NaF沉镁而不是用调pH的方法除镁的原因最可能是 ｛已知常温下A：sp[Mg（OH）2]=1.8x10-".K4P（Mg尺）=7xl0-”｝。（4）CoCQ4在隔绝空气条件下加热到350C时会分解生成两种物质，实验表明，14.7gCoC2O4充分加热后，固体质量减少8.8g,写出相应的化学方程式：（5）钻酸锂具有功率大的特点而用作电动汽车的动力电池，其工作原理如图，A极中的碳作为金属锂的载体，电池反应式：Liq+LiCoO』绊三q+LiCoO,,■充电 .电解质阳离子膜则充电时Li，从（填“A”或）极区移向另一区，阳极上的电极反应式为。6•以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO、、PbSOj及炭黑等）和H$C\为原料，制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下：⑴过程I中，在Fe"催化下，Pb和PbO.反应生成PbSO4的化学方程式是⑵过程I中，Fe"催化过程可表示为：2Fe2++PbO2+4+SO^=2Fe3++PbSO4+2H2O①写出ii的离子方程式: ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a.向酸化的FcSOj容液中力口入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO?,溶液变红。b.>(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)UNaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。2O(M)8O6O4O2O11•2O(M)8O6O4O2O11••,一•¥列学簌sof35%Na(HI10%NaOH20406080100120温度“①过程II的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程【I中重复使用，其目的是 (选填序号)。A.减少PbO的损失,提高产品的产率B.重复利用NaOH,提高原料的利用率C.增加Na,SO,浓度,提高脱硫效率②过滤in的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程in的操作答案以及解析L答案：(1)2LiCoO,+6H-+H.O.=2Li++2Co2++O,T+4H,O：不能:LiCoO,具有氧化性，可能将HC1氧化成有毒的Cl2A1(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2：KSCN溶液5.5~6.0；在pH为5.5~6.0范围内，杂质离子的去除率很高，Co?*去除率很低，Co2+损失较少Co(OH),+2OH-=CoO;-+2H.O———解析：本题以锂离子电池正极材料制备CoQ,的流程为载体，考查试剂的选择、反应条件的控制、离子检验、化学(或离子)方程式的书写等。(1)正极材料的主要成分是LiCoO2,还含少量CuO、Fegj和ALO3等，“浸出”时加入H2so4和H？。？，LiCoO?被还原为Co?-,乩0?则被氧化生成O2,结合守恒规律写出离子方程式。LiCoO,可将HQ,氧化生成3,推测LiCoO2具有强氧化性，可能会将HC1氧化生成有毒的。2,污染环境。(2)“浸出”所得溶液含有Co“、A产、Fe"、Cu»等，“除杂”时加入NH,・HQ,杂质离子转化为相应的氢氧化物沉淀，故“滤渣1”的主要成分是A1(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2。为检验“滤液1”中是否含有Fe",可加入KSCN溶液，若溶液变红，则含有Fe",否则不含。(3)分析溶液的pH对溶液中金属离子的去除率的影响图可知，加入NH,.H,O调吊j溶液pH,在pH为5.5~6.0范围内，杂质离子的去除率很高，Co?+去除率很低，损失较少，故pH的最佳范围是5.5~6.0。(4)Co(OH)2是两性氢氧化物，“沉钻”时，若加入的NaOH溶液过量，Co(OH)?与NaOH溶液反应生成Na,CoO,和HQ,导致沉钻率下降，离子方程式为Co(OH).+2OH-=CoO;-+2HQ02.答案：1.Si02+20H=SiO2-+H:02.Fe3';3.2CeO:+H2O2+3H:SOFCe2(SOj)3+0:f+4H：04.铁粉;蒸发浓缩;冷却结晶;5.50.00解析：1.废玻璃粉末中的SiO：能与NaOH溶液反应,反应的离子方程式见答案.2.滤渣B表而吸附有可溶性离子：SO：-、Fe3；Fe”能与Ce"一起沉淀，导致产品不纯,故洗涤的目的是除去Fe"。.向Fe2(S04)3溶液中加入过量铁粉反应生成FeSOi,过滤后得到FeSO」溶液,再经蒸发浓缩、冷却结晶等操作，即可得到绿矶晶体。.根据题意可得:Ce(0H)[+4H•=Ce・+4比0、Ce"+Fe>=Ce"+Fe",根据以上两个离子方程式可得关系式:CeSDjFe",所以n(FeSO)=n[Ce(OH)J=l.300gX80%^-208g/mol=0.005mo1,需要FeSO)溶液的体积为0.005mol4-0.1000mol/L=50.00mL03.答案：(1)HF@COf+H,PO4=HPOJ-+CO2T+H,O：10(合理即可):②9.53Na,CO/容液的pH难以达到14,不能将Na、HP(\全部转化为Na<PO4,还会引入Na2cO3杂质Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O：减少次氨酸钠分解：NaCKNa3PO44.答案：(1)C(2)提高LiCoO2的浸出率和浸出速率：8LiCoO2+，O:+22H+=8Li++8Co2++11H2O(3)0.25：Na.S,O3+H,SO=Na,SO4+S.+SO,T+HQ反应生成的硫附着在固体颗粒表而而阻碍反应的进行(4)有机萃取剂(或有机相)(5)1.48：趁热过滤，洗涤，干燥5.答案：(1)+3；Fe(OH)3Co,O,+6H++2CP=2Co2++CLT+3H,0；1：2lxlO⑶77>；调pH使Mg"转化为Mg(OH)2过程中，会有C“OH)2生成，从而导致Co元素的损失CoC,O.4Co+2CO,?B；LiCoO,一xe-=Li.CoO.+xLi+解析：(1)由化合价规则求出碳为+3价：固体1是Fe(OH)3。(2)由流程图知，钻元素在此步转化中应生成Co>,故生成的气体单质是Cl2,离子方程式为CO2O3+6H++2C1-=2C。》+3H2O+C12T。另一个氧化还原反应是在酸性条件下Co,O3将FeO中的Fe元素氧化为Fe3+,相应的反应为Co2O5+2FeO+1OH-=2Co2"+2Fe^+5H2O,氧化剂与还原剂物质的量之比为1：2。(3)当溶液pH=“时，c(OH-)=1xl(y"T*mo"L,c(Fe^)=lxlO-5nx)l/L,/Csp[Fe(OH)3]=1x10,30-47)o由K印数据知MgF,的溶解度比Mg(OH)2的溶解度略大，故用Mg写作沉淀剂可能的原因是调pH使Mg”转化为Mg(OH)2过程中，会有Co(OH)z生成，从而导致Co元素的损失。(4)14.78(：0《204物质的量是0.111101,0.501(：0质量是5.98，此值与固体质量减轻后生成的固体质量相等，故Coe?。,的分解产物是Co、CO2O(5)充电时阳离子移向阴极(A极)，阳极上LiCoO,中Co元素失去电子转化为Li-CoO,,相应的电极反应式为LiCoO,-底-=Li-CoO,+xLi-。Fe2+6.答案：(1)Pb+PbO2+2H2SO4-2PbSO4