化学工艺流程题目9.docx

化学工业流程题目训练1、Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为Fe TiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题：（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。（2）“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式_。（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_。（4）若“滤液”中，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有沉淀生成？ （列式计算）。的Ksp分别为。（5）写出“高温煅烧”中由制备的化学方程式 。2、锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充点时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。回答下列问题：（1） LiCoO2中，Co元素的化合价为_。（2） 写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。（3） “酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。（4） 写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。3、氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(), Mn(), Ni()等杂质)的流程如下:提示:在本实脸条件下，Ni()不能被氧化:高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题:(1) 反应中除掉的杂质离子是 ，发生反应的离子方程式为 加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是 (2)反应的反应类型为 .过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有 (3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是 (4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2 .取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g. 则x等于 4、水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。（3）加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_（写化学式）。（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.0500 molL1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。5、高锰酸钾（）是一种常见氧化剂。主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：回答下列问题：（1）原料软锰矿与氢氧化钾按的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是_。（2）“平炉”中发生反应的化学方程式为。（3）“平炉”中需要加压，其目的是。（4）将转化为的生产有两种工艺。“歧化法”是传统工艺，即在溶液中通入气体，使体系呈中性或弱酸性，发生歧化反应。反应中生成和_（写化学式）。“电解法”为现代工艺，即电解水溶液。电解槽中阳极发生的电极反应为_，阴极逸出的气体是_。“电解法”和“歧化法”中，的理论利用率之比为_。（5）高锰酸钾纯度的测定：称取样品，溶解后定容于容量瓶中，摇匀。取浓度为的标准溶液，加入稀硫酸酸化，用溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为。该样品的纯度为_（列出计算式即可，已知）。【答案】 （1）增大接触面积，提高反应速率。（2）。（3）增大压强，提高反应速率。（4）；;；（5）6、用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如右图所示。作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3的去除率和pH，结果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时，NO3的去除率低。其原因是_。（3）实验发现：在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2+可以明显提高NO3的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设：. Fe2+直接还原NO3；. Fe2+破坏FeO（OH）氧化层。做对比实验，结果如右图所示，可得到的结论是_。同位素示踪法证实Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式，解释加入Fe2+提高NO3去除率的原因：_。pH =4.5（其他条件相同）（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO3的去除率和pH，结果如下：初始pHpH=2.5pH=4.5NO3的去除率约10%约3%1小时pH接近中性接近中性与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3去除率和铁的最终物质形态不同的原因：_。【答案】（1）铁 NO3-+8e-+7H2O=NH4+10OH-，（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），FeO（OH）不导电，所以NO3-的去除率低（3）；Fe2+2FeO(OH)=Fe3O4+2H+，加入Fe2+之所以可以提高硝酸根离子的转化率主要因为较少了FeO（OH）的生成，增强了导电性，另外生成了H+，可以是pH增大的速度减慢，使NO3-的转化率增大；（4）由于Fe3+的水解，所以pH越高，Fe3+越容易生成FeO(OH)，FeO(OH)又不导电，所以NO3-的去除率越低27（12分）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： （1）过程中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_。（2）过程中，Fe2+催化过程可表示为：i：2Fe2+ PbO2+4H+SO422Fe3+PbSO4+2H2Oii: 写出ii的例子方程式：_。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FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。 b._。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示。 过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用，其目的是_(选填序号)。【答案】（1）Pb + PbO2 + 2H2SO4= 2PbSO4+ 2H2O。（2）2Fe3+Pb+SO42=PbSO4+2Fe2；取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。（3）A；将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，降温结晶、过滤，得PbO。32.（16分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：（注：NaCl熔点为801；AlCl3在181升华）（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为 和 （2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 （3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为 （4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要电极反应式为 （5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是 解析：（1）2Al +Fe2O3=Al 2O3+2Fe 4Al+3SiO2=3Si+ 2Al 2O3（2）H2、AlCl3；NaCl。(3)Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O(4)阳极；阳极：Al-3e-=Al3+、（阴极：4Al2Cl7 +3e- = 7AlCl4+Al ）(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用32.（17分）难溶性杂卤石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1） 滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因： 。（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液PH至中性。（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高， （5）有人以可溶性碳