无机工艺流程专题

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 LiMn2O4 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 步反应得到的沉淀 X 的化学式为 2 第 步反应的离子方程式是 3 第 步反应后 过滤 Li2CO3所需的玻璃仪器有 若过 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 4 若废旧锂离子电池正极材料含 LiMn2O4的质量为 18 1 g 第 步反应中加入 20 0 mL 3 0 mol L 1的 H2SO4溶液 假定正极材料中的锂经反应 和 完全转化为 Li2CO3 则至少有 g Na2CO3参加了反应 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 ZnCO3 并含少量的 Fe2O3 FeCO3 MgO CaO 等 生产工艺流程示意如下 1 将菱锌矿研磨成粉的目的是 2 完成 氧化除铁 步骤中反应的离子方程式 Fe OH 2 Fe OH 3 Cl 3 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 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 Mg OH 2Zn OH 2MgCO3CaCO3 开始沉淀的 pH10 46 4 沉淀完全的 pH12 48 0 开始溶解的 pH 10 5 Ksp5 6 10 12 6 8 10 62 8 10 9 5 工业上从 滤液 3 制取 MgO 过程中 合适的反应物是 选填序号 a 大理石粉 b 石灰乳 c 纯碱溶液 d 烧碱溶液 6 滤液 4 之后的操作依次为 过滤 洗涤 干燥 7 分析图中数据 菱锌矿粉中 ZnCO3的质量分数不低于 3 已知 H2CrO4是一种强酸 S CaCrO4 17 g 100 g H2O 下图是工业上以铬酸钠为原料 制备铬酸酐的流程 1 反应 中通入 NH3与 CO2存在先后顺序 应先通入 气体 理由是 写出反应的化学方程式 2 第 步反应中酸溶时能否用盐酸代替硫酸 填 可以 或 不可以 理 由是 3 写出苛化蒸氨的离子方程式 4 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 1 焙烧时 焦炭需过量 其目的是 2 焙烧过程中发生的反应之一是 4CO g BaSO4 s BaS s 4CO2 g H 0 该反 应的平衡常数表达式为 下列条件可以使平衡常数增大的是 A 降温 B 加压 C 加催化剂 D 移出 CO2 E 增大 BaSO4的量 3 反应器中发生反应的化学方程式为 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 需先后加入 H2O2 溶液和碳酸锌精制 加入 H2O2溶液时发生反应的离子方程式为 加入碳酸锌的目的是将溶液中的 Fe3 转化为红褐色沉淀 写 出该反应的化学方程式 5 磷酸亚铁锂 LiFePO4 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 LiAl SiO3 2 含少量 Ca2 Mg2 的盐 炭粉等为原料生产磷酸亚铁锂 其主要工艺流程 如下 已知 2LiAl SiO3 2 H2SO4 浓 Li2SO4 Al2O3 4SiO2 H2O 250 300 温度 20406080 溶解度 Li2CO3 g1 331 171 010 85 溶解度 Li2SO4 g34 232 831 930 7 1 从滤渣 可得到 Al2O3 如图所示 请写出生成沉淀的离子方程式 Al2O3 滤渣 溶液 含Al3 过量试剂a 沉淀 灼烧 2 滤渣 的主要成分是 填化学式 3 向滤液 中加入饱和 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应方程式 5 磷酸亚铁锂电池总反应为 FePO4 LiLiFePO4 电池中的固体电解质可传导 放电 充电 Li 试写出该电池放电时的正极反应 若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 FeO Cr2O3 还含 有 SiO2 Al2O3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 已知 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 2CrO 2H Cr2O H2O 1 灼烧操作一般在坩埚中进行 下列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 氧气反应生成 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 3 滤液 1 的成分除 Na2CrO4 NaOH 外 还含有 填化学式 4 通过途径 1 从 Na2CrO4溶液获得 K2Cr2O7晶体 操作步骤有 酸化 加 KCl 固体 蒸发浓缩 操作 a 过滤 洗涤 干燥 酸化 步骤用醋酸调节溶液 pH 或 3 向滤液中加入稍过量 KCl 固体可将 Ca ClO3 2转化为 KClO3 若溶液中 KClO3的含量 为 100g L 1 从该溶液中尽可能多地析出 KClO3固体的方法是 8 8 分 KAl SO4 2 12H2O 明矾 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 Al 含有少量的 Fe Mg 杂质 制备明矾的过程如下图所示 回答下列 问题 1 为尽量少引入杂质 试剂 应选用 填标号 a HCl 溶液 b H2SO4溶液 c 氨水 d NaOH 溶液 2 易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 3 沉淀 B 的化学式为 将少量明矾溶于水 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 主要成分为和 2252 Mg B O H O 34 Fe O 还有少量 Fe2O3 FeO CaO Al2O3和 SiO2等 为原料制备硼酸 H3BO3 的工艺流程如图所 示 回答下列问题 1 写出与硫酸反应的化学方程式 为提高浸出速率 除 2252 Mg B O H O 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 中分离 浸渣 中还剩余的物质是 化 学式 3 净化除杂 需先加溶液 作用是 然后在调节溶液的 pH 约为 5 目的 22 H O 是 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 它是有机合成中的重要还原剂 其电子 4 NaBH 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 其反应的离子方程式为 2 工业上用铝土矿 主要成分为 含有 等杂质 制取无水氯化铝 23 Al O 23 Fe O 2 SiO 的一种工艺流程示意如下 已知 物质 4 SiCl 3 AlCl 3 FeCl 2 FeCl 沸点 57 6180 升华 300 升华 1023 步骤 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 中若不通入氯气和氧气 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 已知 1344 1kJ mol 1 23 Al O s 3C s 2Al s 3CO g 1 H 1169 2kJ mol 1 32 2AlCl g 2Al s 3Cl g 2 H 由 C 和反应生成的热化学方程式为 23 Al O 2 Cl 3 AlCl 步骤 经冷却至室温后 气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收 生成的盐主要有 3 种 其 化学式分别为 结合流程及相关数据分析 步骤 中加入铝粉的目的是 11 七铝十二钙 是新型的超导材料和发光材料 用白云石 主要含 23 12CaO 7Al O 和 和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下 3 CaCO 3 MgCO 1 煅粉主要含 MgO 和 用适量的溶液浸取煅粉后 镁化合物几乎不溶 43 NH NO 若溶液 中小于 则溶液 PH 大于 的 2 Mg c 61 5 10 mol L 2 Mg OH 该工艺中不能用 NH4 2SO4代替 NH4NO3 原因是 12 sp K 5 10 2 滤液 中的阴离子有 忽略杂质成分的影响 若滤液 中仅通入 CO2 会 生成 从而导致 CaCO3产率降低 3 用溶液可除去废 Al 片表面的氧化膜 反应的离子方程式为 NaOH 4 电解制备时 电极分别为 Al 片和石墨 电解总反应方程式为 3 Al OH 5 一种可超快充电的新型铝电池 充放电时 AlCl4 和 Al2Cl7 两种离子在 Al 电极上相互 转化 其它离子不参与电极反应 放电时负极 Al 的电极反应式为 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 Fe2O3存在 转变成重要的工业原料 FeSO4 反应条件略 活化硫铁矿还原的主要反应为 不 2 Fe224 32424 FeS 7Fe SO 8H O 15FeSO 8H SO 考虑其他反应 请回答下列问题 1 第 步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是 2 检验第 步中是否完全还原 应选择 填字母编号 2 Fe A KMnO4溶液 B K2Fe CN 4溶液 C KSCN 溶液 3 第 步加 FeCO3调溶液 pH 到 5 8 左右 然后再第 VI 步通入空气使溶液 pH 降到 5 2 此时不沉淀 滤液中铝 硅杂质除尽 通入空气引起溶液 pH 降低的原因是 2 Fe 4 FeSO4可转化为 FeCO3 FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料 5 已知 25 101kPa 时 1648kJ mol 223 4Fe s 3O g 2Fe O s H 393kJ mol 22 C s O g CO g H 1480kJ mol 23 2Fe s 2C s 3O g 2FeCO s H FeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是 6 加入烧渣中的铁全部视为 Fe2O3 其含量为 50 将 a kg 质量分数为 b 的硫酸加入 到 c kg 烧渣中浸取 铁的浸取率为 96 其他杂质浸出消耗掉饿硫酸以及调 pH 后溶液呈 微酸性所残留的硫酸忽略不计 按上述流程 第 步应加入 FeCO3 kg 1 答案 1 Al OH 3 2 4LiMn2O4 4H O2 8MnO2 4Li 2H2O 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 增大反应物接触面积或增大反应速率 或使反应更充分 2 Fe OH 2 ClO H2O Fe OH 3 Cl 21121 3 FeO OH 4 8 0 pH 10 4 5 bd 6 蒸发浓缩 冷却结晶 7 125m2 81m1 3 答案 1 NH3 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 2CO2 Na2CrO4 2H2O 2NaHCO3 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 3 2NH CaO Ca2 2NH3 H2O 4 NH3 4 4 答案 1 焦炭燃烧放热 提供反应所需的温度 提高重晶石的利用率 2 K A 3 BaS ZnSO4 BaSO4 ZnS c4 CO2 c4 CO 4 2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O Fe2 SO4 3 3ZnCO3 3H2O 3ZnSO4 2Fe OH 3 3CO2 5 答案 1 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH 其他合理答案也可 2 Mg OH 4 2 CaCO3 3 Li2CO3的溶解度随温度升高而减小 热水洗涤可减少 Li2CO3的损失 4 2FePO4 Li2CO3 2C2LiFePO4 3CO 5 高温 FePO4 Li e LiFePO4 1 4 g 6 1 A 2 增大反应物的表面积 加快反应速率 2Cr2O3 3O2 4Na2CO34Na2CrO4 4CO2 高温 FeO 2H2O Fe OH 3 OH 3 NaAlO2 Na2SiO3 4 使 2CrO 2H Cr2O H2O 的平衡向正反应方向移动 尽量将 CrO 转化 为 Cr2O 冷却结晶 7 12 分 1 2Cl2 2Ca OH 2 Ca ClO 2 CaCl2 2H2O AB 2 CaCO3 Ca OH 2 3 蒸发浓缩 冷却结晶 9 14 分 1 2 分 225224334 222Mg B O H OH SOH BOMgSO 提高反应温度 减小铁硼矿粉粒径 2 分 2 和 1 分 2 分 共 3 分 34 Fe O 2 SiO 4 CaSO 3 将氧化成使与形成氢氧化物沉淀而除去 每空 1