高考化学二轮复习题型八工艺流程题对对练（含解析）

工艺流程题

高考命题规律

2015年2016年2017年2018年2019年

2020年高考必备IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII1IIIII

卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷

命题角废弃物中提取物质

2827

度1工艺流程

命题角

物质制备工艺流程2728272627272627262626

度2

命题角度1废弃物中提取物质工艺流程

高考真题体验•对方向

1.(2019全国I,27)硫酸铁镂［NHFe(S0j•刈。是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在

实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁皴，具体流程如下：

回答下列问题：

(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是o

(2)步骤②需要加热的目的是,温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是

铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的Hz。％理由是。分批加入H202,

同时为了,溶液要保持pH小于0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁镀晶体样

品。

(5)采用热重分析法测定硫酸铁镀晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶

水，失重5.6双硫酸铁镀晶体的化学式为.

答案|(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C

(3)将Fe，全部氧化为F/;不引入杂质抑制Fe"水解

(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)

(5)NH4Fe(S0<)2•12H20

|解析|(D油污在碱性溶液中发生水解反应生成可溶于水的物质，因此可使用碱煮水洗的方法去除

废铁屑表面的油污。

(2)加热可以增大溶解速率;温度低于100℃,因此可用水浴加热;硫化氢可与碱反应,因此可用

碱溶液来吸收，为了防止倒吸,应选用的装置为C„

(3)为了将F/全部转化为Fe",应选用足量的HA;生成的Fe"能发生水解反应,H4与Fe"反应

消耗H*,为了抑制Fe"发生水解反应,应保持溶液的pH小于0.5。

(4)由溶液得到晶体的操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。

(5)设硫酸铁锈晶体的物质的量为1mol,则失去水的物质的量为1.5mol,质量为27g,由此可

27

知,硫酸铁镀晶体的相对分子质量为获西弋482,NHFe(S0a的相对分子质量为266,则所含水分子的

482-266

个数为18=12,所以硫酸铁筏晶体的化学式为NHFe(S002,12比0。

2.(2019江苏,19)实验室以工业废渣(主要含CaSO”•2上0,还含少量Si02、A1A>FezOs)为原料制取

轻质CaC03和(阳)2soi晶体,其实验流程如下：

(NH,)2c溶液

I

废渣粉末过滤i滤渣----*轻质CaCO,

I

滤液----(NHRSO,晶体

c(SO：4)

⑴室温下，反应CaSOD+cOT(aq)-CaC03(s)+S°2：(aq)达到平衡,则溶液中「仃)=

［爆(CaSO。=4.8X105,几(CaC0,,)=3X10力。

⑵将氨水和NHHC03溶液混合,可制得(阳)2«)3溶液,其离子方程式为;浸

取废渣时，向(NH3C03溶液中加入适量浓氨水的目的是_。

(3)废渣浸取在下图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70°C，搅拌，反应3小时。温度过高将

会导致CaSCh的转化率下降，其原因是；保持温度、反应时间、反应物和溶

剂的量不变,实验中提高CaSO,转化率的操作有o

(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO：,所需的CaCL溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制

取CaCb溶液的实验方案:［己知pH=5时Fe(0H)3和

Al(0H)3沉淀完全;pH=8.5时Al(0H)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2］»

答案|⑴1.6X10'

H

(2)HC03+NH3•H20---N4+C0-3+HQ

2

(或HC03+NH3•4+C03+H，0)

增加溶液中C0~3的浓度,促进CaSOi的转化

(3)温度过高，(NH4)2CO3分解加快搅拌速率

(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入

少量Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤

解析|(1)反应CaSOP+cOT(aq)^CaCO3(s)+S°2：(aq)达至平衡，贝D溶液中

2225

c(SO^)c(Ca*)•c(SO)Ksp(CaSO4)4.8X10~

2:291

C(CO3)c(Ca+)-c(CO3")Ksp(CaCO3)3x10'=1gXJQ

0H2

(2)此过程类似酸式盐转化为正盐,其离子方程式为HC3+NHa•H20--N4+C03+H20或

HC03+NH3•HzO=科；+C023+H。从流程看,浸取废渣时,加入适量浓氨水可抑制(NHJ2cQ,水解,

增大c(C°2*)，促进CaSO”的转化。

(3)温度超过70℃时，(NH,)£03发生分解,心二浓度降低，导致CaSO,转化率下降;在其他条件

不变时,加快搅拌速率、增大反应物接触面积等,均可大大加快反应速率,提高CaSO,的转化率。

(4)根据题给条件,设计实验流程为

—好一过滤［点%M(OH)上..调pH.

稀盐酸(足量)分批加入无气泡产生一分批加入5〜8.5过滤。

3.(2016全国III,28)以硅藻土为载体的五氧化二钮MO。是接触法生产硫酸的催化剂。从废钮催化

剂中回收既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钮催化剂的主要成分为：

物

质.V。K2S0.Si02Fe203Al2O3

质

量

分2.2~2.92.8~3.122~2860~65广2<1

数

/%

以下是一种废钮催化剂回收工艺路线:

KC10,KOH淋洗液NH©

废款

中

氧

酸H

离子一洗■沉一煨

催

和

化

浸

交换「脱钢烧*V2O.

废渣1废渣2流出液

回答下列问题:

(1)“酸浸"时VzOs转化为V02,反应的离子方程式为,同时V。

转化成V02\“废渣1”的主要成分是。

⑵“氧化”中欲使3mol的V0"变为V02,则需要氧化剂KC1O：；至少为mol。

(3)“中和”作用之一是使帆以。心［形式存在于溶液中。“废渣2”中含有o

।离子交换.

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+V,°12'洗脱RM0940H(ROH为强碱性阴离子

交换树脂)•为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈性(填“酸”“碱”或“中”兀

(5)“流出液”中阳离子最多的是。

(6)“沉钿”得到偏钮酸钺(NHNOJ沉淀，写出“煨烧”中发生反应的化学方程

式。

0

答案|(1)VQ5+2H'-2V2+H20SiOz

(2)0.5⑶Fe(OH)3、Al(011)3(4)碱

⑸K*

(6)2NH.IV03-V205+2NH;it+H20t

解析V°；中V均为+5价,因此“酸浸”时的反应为非氧化还原反应，由电荷守恒和原子

守恒可知反应的离子方程式为Vz()5+2ir——2Y°；+玲0。SiO?不与解0」反应，“废渣1”的主要成分

是Si。?。

(2)V02'-V°；,V由+4价升高到+5价，由Cl03--C1可知,Cl由+5价降低到-1价,根据化合价

2

升降总数相等,则/7(VO)：/?(C1°3)=6：1,〃(V()2')=3mol,贝I7?(KC103)=0.5mol»

(3)加入KOH进行中和时,溶液中的Fe3\Al*转化为FeSH”、Al(0H)3沉淀而除去,则滤渣2中

含有Fe(0H)3、Al(OH)so

(4)为提高洗脱效率,使钢以V,0412形式存在于溶液中，须使反应逆向进行,因此淋洗液呈碱

性。

(5)前面依次加入了KClCh、KOH,则“流出液”中阳离子最多的是K：

(6)由题意可知反应物为NH,VO：(,产物之一为目标产品V205,由原子守恒可知反应方程式为

2NH4V03-V&+2NH3t+HQt»

典题演练提能•刷高分

1.(2019湘赣十四校第一次联考)银铜合金广泛应用于航空工业,从银铜合金的切割废料中回收银并

制备铜产品的工艺如下：

电解精趣KI

铜

银

金

合空气瘀6曲ALfSOjk—।।—稀NaOH

废

料熔炼

己知:Al(0H)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃«

(1)电解精炼银时,粗银作极,另一电极上的电极反应式为

(2)加快渣料(含少量银)溶于稀硫酸的措施有、(写出两

种)。

(3)滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,滤渣A与稀硝酸反应的离子方程式

为。

(4)煮沸CuSO,混合溶液的过程中,得到固体B,则固体B的组成为;在生成固体B的过程中,

需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式

为。

(5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除

CuSOi和FeSz外,还有HBO,、Cu2S>FeSO,和1120,下列对该反应的分析正确的是(填字母代

号)。

A.氧化剂为CuSO,和FeS2

B.反应后溶液的pH降低

C.被氧化的FeS2占总量的30%

D.每转移2mol电子消耗3molCuSOi

答案⑴阳Ag<+e=~=Ag

(2)适当增大硫酸浓度升高温度(或粉碎渣料或搅拌等合理即可)

(3)3Ag+4H'+N°3■~=3Ag+N0t+2H20

(4)Al(OH)3和CuOAl(0H)3+0H-Al02+2H20

(5)ABC

|解析|由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加

入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸)，滤渣A为Ag;向滤液中加入硫

酸铝、氢氧化钠，煮沸后过滤得到的固体B为氢氧化铝、氧化铜，燃烧中二者反应得到CuAlOz。

(1)电镀法精炼银时,粗银作阳极,纯银作阴极,阳极上银失电子变成银离子进入溶液:Ag-e.

,=Ag；阴极上银离子得到电子形成单质银:Ag*+e^==Ag«

(2)增大渣料(含少量银)溶于稀硫酸的速率,可采用适当增大硫酸浓度、升高反应温度、粉碎

渣料增大固体表面积或搅拌等措施。

(3)滤渣A的主要成分是Ag,稀硝酸是氧化性酸,能与银反应生成硝酸银、一氧化氮气体和水，

反应的化学方程式为3Ag+4HN(h(稀)=~=3AgN03+N0t+2HQ,据此可进一步写出离子方程式。

(4)Cu2溶液中加入硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液得到Cu(0H)2沉淀和A1(00沉淀，由Al(0H)3

和Cu(011)2的分解温度可知,煮沸后Cu(0II)2分解产生氧化铜,则固体B的组成为A1(011)3和CuO;氢

氧化铝是两性氢氧化物,如果NaOH过量,Al(0H)3会与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,反应的

化学方程式为:Al(OH)3+NaOH=~^102+2^0„

(5)由反应体系中元素化合价的变化可知,反应物为CuSOs、Fe&和HO生成物为Cu2S.FeSO,和

H2S0b反应的化学方程式为14CuS0,+5FeS2+12H20=—7Cu2S+5FeS0,+12H2S0,„反应中，Cu元素的化合

价由+2降低为+1,一部分S元素的化合价由T降低至卜2,另一部分S元素的化合价由T升高到+6

价，则CuSOi是氧化剂,Fe上既是氧化剂,又是还原剂,A正确；由反应的化学方程式为

14CuS0(+5FeS2+12H20^==7Cu2S+5FeS0,+12H2S01可知,反应中有硫酸生成,反应后溶液的pH降低,B正

确；由反应的化学方程式可知，10个S原子中，有3个S原子失去电子,7个S原子得到电子，则被氧

化的FeS2占总量的30%,C正确；由反应的化学方程式可知，14mol硫酸铜参加反应,转移21mol电

4

子，则转移2mol电子消耗§molCuSO”,D错误。

2.(2019山东德州二模)金属Co、Ni性质相似,在电子工业以及金属材料方面应用广泛。现以含

钻、银、铝的废渣(所含主要成分为CoO、C02O3、Ni、少量杂质AI2O3)提取钻、银的工艺如下：

H2SO4SO2Na2CO5萃取剂HXNa2CO3

废渣一/酸浸I固体

T\

沉淀有机层一►NiSO“溶液

(1)酸浸时S02的作用是o

(2)除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子反应方程式

是。

放电

(3)从有机层提取出的Ni2+可用于制备氢银电池,该电池工作原理为:NiOOH+MH宛最Ni(0H)2+M,电池放

电时正极反应式为。

(4)用CoCOs为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得使H曲分解的高效催化剂Co.Ni「

»Feq(其中C。、Ni均为+2价)。如图是用两种不同方法制得的Co,Ni”》Feq在10℃时催化分解

6%的HzOz溶液的相对初始速率随x变化的曲线：

M

第

要

尽

友

翼

S

B

白

d

Z

H

①H2O2的电子式为

②由图中信息可知:法制取的催化剂活性更高;

③c0\NF两种离子中催化效果更好的是。

⑸已知煨烧CoCQ,吐温度不同,产物不同。在400℃条件下充分煨烧CoCO,,得到固体氧化物2.41

g,CO2的体积为0.672L(标准状况下)，则此时所得固体氧化物的化学式为。

客素一］(1)将Co"还原为Q?

3+

(2)2A1+3C°-3+3H20—2A1(OH)31+3C02t

(3)Ni00H+e+H。~=Ni(0H)2+0H

H：0：0：,

⑷①一••H②微波水热③Co

(5)C03O4

解析|⑴废渣中含有CoO、CoG、Ni、少量杂质A1G等，酸浸时固体溶解，可得到含Co"、Co"、

Al3\N产的溶液,通入SO2的作用是将Co"还原为Co2\

(2)除铝时控制溶液的pH,发生水解反应使A产转化为A1(011)3沉淀,加入碳酸钠除铝的离子方

程式为：2A产+3C/3+3H20-12A1(OH)31+3C021.

(3)从电池反应可判断,放电时在正极上Ni从+3价降低到+2价，电极反应式为:NiOOH+e

!

+H20~=Ni(0H)2+0H„

H：0：0：

(4)①H2O2的电子式为…••H。

②由图中信息可知,微波水热法制得的催化剂使比。2分解的初始反应速率相对较大,故微波水热

法制取的催化剂活性更高。

③由图像可以看出，x值越大,H2O2分解反应初始速率越大,说明Co”的催化效果比N产好。

(5)反应生成的CO?为0.03mol,根据C原子守恒,〃(Co)=n(CoC03)=〃(C02)=0.03mol,2.41g氧

2.41g-0.03molX59g•mol-1

化物中含氧16g•mol7=0.04mol,即该氧化物为CoQi。

3.(2019河南洛阳第四次模拟)精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。--种从铜阳极泥(主

要含有铜、银、金、少量的银)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：

HCkNaClO3NaxSO3H2SO4

］：H2s04、肛I

鹦分铜渣看料南*Ago

分铜液分金液分银渣沉银液

已知：i.分金液中含金离子主要为［AuClJ;分金渣的主要成分为AgCl;

ii.分银液中含银离子主要成分为［Ag(S03)2『；且存在如下平衡：［AgCOU-Ag+ZS”］；

iii.“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。

CuAuAgNi

,T,

85.704.593.5

率.

/%

(1)由表中数据可知,Ni的金属性比Cu。分铜渣中银元素的存在形式为(用化学用语表

示)。“分铜”时,如果温度过高,会有明显的放出气体现象,原因

是O

(2)“分金”时，单质金发生反应的离子方程式为。

(3)Na2s0,溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示：

“沉银”时,需加入硫酸调节溶液的pH=4,分析能够析出AgCl的原因为.

调节溶液的pH不能过低,理由为(用离子方程式表示)。

(4)已知^P(Ag2S0,)=l.4X10工沉银时为了保证不析出Ag2S01(应控制溶液中浓度(假定溶液中

Ag-浓度为0.1mol•L')_o

(5)工业上,用银为阳极,电解0.1mol-L1NiCk溶液与一定量NH.C1组成的混合溶液,可得高纯度

的球形超细银粉。当其他条件一定时,NHC1的浓度对阴极电流效率及保的成粉率的影响如图所示：

10o1

OO

富8

8o

豪O

爆6o6O

密

遂4o4O

S

2O2

05101520

NH4cl浓度/(g・L“)

为获得高纯度的球形超细银粉,NH.C1溶液的浓度最好控制为g•L，当NH.C1溶液的浓度

大于15g•L'时，阴极有无色无味气体生成,导致阴极电流效率降低，该气体为。

答案］(1)强Ag、AgClH。分解放出氧气

(2)2Au+Cl°3+7C1+6H==2[AuCh]+3H20

⑶分银液中存在平衡［Ag(S03)2『LAg'+2s°%，加H2SO1至pH=4,S0%转化为

2

HS°3,C(S°3')减小,平衡正向移动，c(Ag')增大,Ag'与分银液中C1反应生成AgCl

S°-3+2H1-S02t+H20

⑷低于1.4X10-mol•匚,(5)10H2

解析|(1)由表中数据可知,银的浸出率比铜高,说明锲更容易被氧化，故金属性Ni比Cu强。根据

流程图分析，“分铜”时加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag,形成AgCl进入分铜渣,分铜渣中银元

素的存在形式为Ag、AgClo“分铜”时,如果温度过高,114发生分解,会有明显的气体放出现象。

(2)分金液中含金离子主要为［AuCL］,“分金”时，单质金发生的反应是和加入的氯酸钠、盐

酸发生氧化还原反应生成［AuClJ,反应的离子方程式为:2Au+Cl0占+7C1+6H*——2［AuClJ+3H2。

(3)分银液中含银离子主要成分为［Ag(SO。2］",且存在平衡［Ag(S0：M『-Ag=2s02余，H2S0,电

离出的H降低了S02］的浓度,促使平衡［Ag(SO。j-Ag+2s。之余正向移动,Ag'浓度增大导致Ag'

与分银液中的C1反应生成AgCl沉淀。溶液的pH如果过低,会产生污染性气体S02,反应的离子方

2

程式为S°3+2W_S02t+H20,

K(AgSO)1.4x10-5

ZXL-s-p---2--4-----------

(4)c(S04)=?(Ag*)-0.12mol4X103mol•LI故沉银时为了保证不析出

Ag2so”应控制溶液中浓度低于1.4X103mol-L1;

(5)根据图像可知,NH.C1的浓度为10g•小时,银的成粉率最高,所以NH.C1的浓度最好控制为

10g•匚’；阴极发生还原反应,当NH.C1浓度大于15g•1/时,阴极生成的无色无味气体为氢气；由

于镂根离子水解使溶液呈酸性,故阴极电极反应式为：2H+2e~H?t或2泄；+2Ha+2e

:

==2NH3-ILO+lbt,即产生的气体为氢气。

4.(2019四川攀枝花三模)废旧硬质合金刀具中含碳化铝(WC)、金属钻(Co)及少量杂质铁，利用电解

法回收WC和制备CoQs的工艺流程如下:

①H2O2MU

碱用电解1过滤,350-370T

刀算洗涤.

INH4ICO3溶液I」

已知:在上述流程中，各种金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子Fe"Fe”Co2'

开始沉淀

1.97.06.5

的pH

沉淀完全3.29.09.4

|的pH

回答下列问题：

(1)以废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极,盐酸为电解质溶液。电解时阳极的电极反应有:Co-2e

===C。'*和O

(2)通入氨气的目的是调节溶液的pH,除去铁元素。由表中的数据可知,理论上可选择的pH范围

是o

(3)生成CoCCh的离子方程式是。

(4)实验测得NH1HCO3溶液显碱性。制备CoC()3时,不能将滤液加入NHK03溶液中，原因

是。

13

(5)a^n：A；p(CoC03)=l.6X10,^p(CoC204)=6.3X10%若仅从沉淀转化角度考虑，在0.01mol•L

Na2aos溶液中加入CoC。,固体能否转化为CoCzO,沉淀?通过计算说明

_O

(6)洗涤CoC()3不充分对最终产品纯度并无影响,但在焙烧时会造成环境污染，主要原因是_

_O

⑺CoCOa生成Co20:t的化学方程式是o

答案|(l)Fe-2e，-Fe”(2)3.2WpH<6.5

2，

(3)CO+2HC°3—CoC031+C021+H20

(4)将滤液加入显碱性的NHiHCO：,溶液中会产生Co(OH)2杂质

⑸c(Co2+)=jKsp(CoC()3)=^/1.6X10-13mol•L=4.OX107mol•L

22

c(Co+)•C(C2°4)=4.0X107x0.01=4.0Xl(r<《|,(Coa0,),所以不能转化成C0C2O1沉淀

(6)灼烧时,Cotth中残留的NHiCl分解产生N4和HC1(7)2CoC0:t^=Co203+C02t+C0t

|解析|由题给工艺流程知,以盐酸为电解质溶液，以废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极，进行电解，电解

过程中WC进入阳极泥中,溶液中含有Fe”和Co2；加入双氧水,Fe,被氧化为Fe”,通入氨气,调节pH

在3.2到6.5之间,将Fe：“转化为Fe(OH%沉淀过滤除去,滤液中含有Co2+,加入碳酸氢钱溶液生成碳

酸钻,焙烧生成Co203»

(1)电解时废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,盐酸作电解质溶液,依据阳极金属放电规律可知,除

了Co失电子以外还有Fe也会失电子,其电极反应式为Fe-2e—Fe2';

(2)通入氨气的目的是调节溶液的pH,使Fe"转化为Fe(0H)3而除去。由表中的数据可知,理论

上可选择的pH范围是3.2WpH〈6.5;

(3)将NH,IIC()3溶液缓慢滴入到盛有滤液的反应容器中,生成C0CO3的离子方程式为

2

CO'+2HC°3■~=CoC03I+COzt+40;

(4)根据题意可知,NHiHCOa溶液显碱性,则若将滤液加入NH4HCO3溶液中会生成Co(0H)2杂质;

(5)C(CO21)=A/^P(COC03)=J1.6x1073=40X10,mol•L

'”(Co。•C(C2°“4)=4.OXIO’XO.01=4.0*1()9＜陶((；0,20,),所以不能转化成(；。，201沉淀；

(6)分析可知,实验中获得的COCO,若洗涤不充分会含有氯化核杂质，在焙烧时氯化筱分解会产

生污染性气体HC1和NH3;

(7)CoC03生成Co。的同时,还会有二氧化碳与一氧化碳生成,其化学方程式为

2CoC03=^=Co20；i+C02t+C0t«

5.(2019黑龙江大庆一中模拟)钻元素由于其良好的物理化学性质，被广泛应用于生产、生活中。以

含钻废料(含Co0、Co203,单质Al、Li等)为原料制取粗CoCk•6H?0的流程如下图所示：

HI(D20%Na2CO3,

调pH=4.5~5W30%Na2cO3

I烧碱溶液II浸出剂②加入NaF调pH=8~8.5

用熹”含c。“及微盘)+、AI"溶冠卜声|

含铝溶液铝锂渣

|CoCl「6H声玛CoCi廊0型当面修驾CoCOm淀I

请回答下列问题：

(1)步骤］中主要反应的化学方程式为____________________________________________

(2)已知COQ具有强氧化性,若步骤n中浸出剂为盐酸,造成的后果

是o

(3)步骤HI中①的目的是除去A13*,写出该步反应的离子方程式

(4)若在实验室煨烧CoCOa,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有、

(填仪器名称)。

⑸操作①是在HC1氛围中进行的，其步骤是、、过滤、洗涤、干燥。洗涤

过程中可以用工业酒精代替水,其优点是。

(6)某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoClz溶液,下列可作为指示剂的是(填选项，

忽略亚钻离子的颜色干扰)。

A.KC1B.KSCN

C.K2CrO.iD.K2s

已知几种物质在20℃时的颜色及心如下表:

一

化

学

式AgClAgSCNAg2sAg2CrO4

一

二U

白色浅黄色黑色红色

2.0X101.0X102.0X102.0X10

K.10124812

::

答案(l)2Al+2NaOH+2H2O"2NaA102+3H2t2Li+2H20=2LiOH+H2t

(2)会产生有毒气体氯气,产生污染

:

(3)2A1"+3C°F+3H20—2A1(OH)31+3C02t

(4)用烟泥三角

(5)蒸发浓缩冷却结晶减少晶体的溶解损失

(6)C

|解析|含钻废料(含CoO、C02O3、单质Al、Li)加入碱液,Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气，

锂能够与水反应而溶解,过滤得到钻渣和含铝溶液;钻渣中加入浸出剂得到含有C/及微量Li，、A1"

的溶液，向该溶液中加入20%碳酸钠溶液调节溶液的pH为4.5~5,然后加入NaF,过滤得到铝锂渣和

滤液;滤液中加入30%碳酸钠溶液调节溶液的pH为8~8.5,得到CoC。,沉淀,燃烧碳酸钻得到CoO;CoO

与盐酸反应生成C0CI2,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得C0CIL6H2O结晶水合物。

(1)步骤I中A1能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气,锂能够被水溶解,主要反应的化学方程

式为:2Al+2Na0H+2H~2NaA102+3H2t、2Li+2H2O—2LiOH+H2t。

(2)Coz()3具有强氧化性,若步骤II中浸出剂为盐酸,盐酸中的氯元素可被氧化生成氯气,污染环

境。

(3)步骤HI中①的目的是进一步除去溶液中微量的Al",A1”与加入的碳酸钠溶液发生相互促进

3+U

的水解反应,反应的离子方程式为2A1+3C3+3H20--2A1(OH)3I+3C02t。

(4)实验室燃烧CoCO：,需要在土甘烟中进行,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有生

烟、泥三角。

(5)CoCk水解生成的氯化氢容易挥发，因此,操作①需要在HC1氛围中进行.从CoCL溶液中获

得CoCL•6HQ晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。洗涤时用工业酒精代替

水可以减少晶体的溶解损失,且酒精更加容易挥发,便于晶体干燥。

(6)用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCk溶液,根据几种物质在20℃时的颜色及腐,滴定

过程中需要有明显的现象,应该用K£r(h为指示剂。

6.(2019北京昌平二模)新能源汽车的核心部件是锂离子电池,常用磷酸亚铁锂(LiFePO。作电极材

料。对LiFePOi废旧电极(含杂质A1、石墨粉)回收并获得高纯Li£03的工业流程图如下：

溶

解

1.541.331.171.010.850.72

度

/g

(1)过程i研磨粉碎的目的是_。

(2)过程ii加入足量NaOH溶液的作用是。

(3)过程iii采用不同氧化剂分别进行实验,均采用Li含量为3.7%的原料,控制pH为3.5,浸取1.5h

后，实验结果如下表所示：

浸出液中滤渣

序氧化Li+中Li

酸

号剂浓度的含

/(g•1')量/%

实

验HCI山。29.020.10

1

实

验1IC1NaC1039.050.08

2

实

验HCI0,7.050.93

3

①实验2中,NaClOs与盐酸反应生成黄绿色气体,大大增加了酸和氧化剂的用量,该反应的离子方程

式为=

②结合实验结果和①中的现象,最终选择作为氧化剂,原因是。

③过程iii得到的浸出液循环两次的目的是o

⑷浸出液中存在大量H2P°4和HP°~4，已知:即°4==^P°'4+H',HP0'4^^P°34+H',结合学衡

修剪原理,解释过程iv得到磷酸铁晶体的原因

(5)对比过程iv和v，说明过程iv不用饱和Na£03溶液的原因

(6)简述过程vi的操作____________________________________________________

答案|(1)增大反应物接触面积，增大反应速率

(2)溶解A1,使其进入滤液1

：

⑶①Cl03+5Cl+6ir-3clzt+3H20

②Li，的浸出率较高,且较环保(或节约酸和氧化剂的用量)

③提高浸出液中Li,浓度(或提高氧化剂和酸的利用率,节约后续过程中纯碱的用量)

(4)c°’3结合H’,使c(H')减小，导致HzP°4一HP°~4+H'、HP0,4Lp°''4+H’两个电离平衡

均向右移动，c(P°、’4)增大,与Fe"结合形成磷酸铁晶体

(5)过程iv若使用饱和NazOh溶液,其中c(C°-3)较大，易形成LizOh沉淀,减少高纯Li£()3的产

量

(6)用热水洗涤、干燥

解析|(1)过程i研磨粉碎的目的是增大固体反应物接触面积,增大反应速率。

(2)单质铝可溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠,过程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解A1,使

其进入滤液1分离除去。

(3)①实验2中,NaClOs与盐酸发生归中反应生成氯气、氯化钠和水,反应的离子方程式

是:Cl03+5C1+6H'-3clzt+3H20»

②实验2生成氯气污染空气,增加了酸和氧化剂的用量,实验1与实验3相比较,Li'的浸出率较

高，故最终选择％()2作为氧化剂。

③过程皿得到的浸出液循环两次的目的是提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li，浓度。

⑷过程iv加入30%的NazCO：；溶液,C。、结合H'使c(H')减小，电离平衡H2P°4—HP”]+田和

HP°12i一P°3：+H'均正向移动，c(P°")增大，与Fes结合形成磷酸铁晶体。

⑸过程iv若使用饱和Na£03溶液,其中。(沈))较大，易形成沉淀,减少高纯Li£()3的产

量,故过程iv不用饱和Na2c。3溶液。

(6)由碳酸锂溶解度与温度的关系可知,温度越高,碳酸锂溶解度越小,故过程vi的操作是用热

水洗涤,干燥。

7.(2019安徽淮北宿州二模)钻酸锂(LiCoOj是锂离子电池的一种重要正极材料。可利用湿法冶金

工艺处理精选后的锂离子电池正极材料(LiCoO?、乙焕黑)重新制备高纯度LiCoOz,其流程如下(己

知:LiCoOz难溶于水;Li2c0a微溶于水、难溶于醇;CoCO2难溶于水和嚼)。

H2SO4,H2O2

废旧锂离,I.

过一

子电池曲*含Co*、广滤液

正极材料Li+-

滤渣

溶液LbLiCoO：

t

Na2cO3、乙醇

(1)H202的作用是____________________________________________________________

(2)“浸取”时若加入盐酸,Cl被LiCoOz氧化产生CL。该反应的离子方程式

是。

(3)向含Co2\Li"的溶液中加入乙醇的作用是，滤渣b的主

要成分是(填化学式)。

⑷在空气中“燃烧”时，发生反应的总化学方程式

为。

(5)可用碘量法来测定产品中钻的含量。取加g样品溶于稀硫酸,加入过量KI,以淀粉为指示剂,用

cmol-L1NazSQs标准溶液进行滴定，达到滴定终点时，消耗NaSOa标准溶液MmL,则产品中钻的含

量为(以C02O3计)。有关反应:LiCoOz+4Fr=Li'+Co：1，+2H20,2Co3'+2I

202

-2CO*+I2>I2+2S2"3=~=SI°6+21\

答案|(1)还原LiCoO?

2，

(2)2C1+2LiCo02+8H'=Cl21+2Co+2Li,+4H20(3)降低LizCOs的溶解度，使其尽可能析出

Li2cO3和C0CO3Li2co3、C0CO3

锻烧

(4)4CoC03+2Li2C03+02---4LiCo02+6C02

83cV

(5)10m%

解析|(1)“浸取"时加入HzSO」、H2O2,滤液中产生了Co",钻元素化合价由+3价变成了+2价,HQ的

作用是用来还原LiCoO”

(2)“浸取”时若加入盐酸,C1会被LiCoOz氧化产生CL,造成环境污染，该反应的离子方程式为

%2t

2Cl+2LiCo02+8H~=CLt+2Co+2Li'+4H>0;由于LiCoO/难溶于水,在离子方程式中不拆。

(3)因LizCO：,和CoCOs都难溶于醵，向含Co2\Li'溶液中加入乙醵的作用是降低LizCOa、CoCO；,的

溶解度，使其尽可能析出。滤渣b的主要成分是Li£0,和CoC03o

⑷在空气中“燃烧”时发生反应的总化学方程式为4coe0：；+2Li2co计。2-4LiCo02+6C02o

2_

3

(5)根据得失电子守恒可得关系式LiCoOjs/%,n(LiCo02)=cJO<10mol,由Coz()3)=5crx10“

1166X0.5X