无机工艺流程专题

1、1废旧悝鳥I) *1过竄滤液环池止概材料*LiMu过濾毀伽I摘Hi削)i嚮人备丫 | 丽nW碳粉无机工艺流程专题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(LiMn 2O4、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Li () *第步反应 的离子方程式是。若过(3) 第步反应后，过滤 Li2CO3所需的玻璃仪器有 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：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 3.0mol L 1

2、的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为Li 2CO3,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ZnCO 3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：:汁 矿粉ilJii.浓 fit 戕4滤*冒同JU过滤r)1ft Im：轶1.沉淀1；UI铁矿iH iill 滤液*(1) 将菱锌矿研磨成粉的目的是 完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:=| |Fe(0H)3+| Cl Fe(0H)2+口 _针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的，组成元素

3、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pH10.46.4一一沉淀完全的pH12.48.0一一开始溶解的pH一10.5一一Ksp5.6X 10 一126.8X 10 一62.8X 10 一9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。分析图中数据，菱锌矿粉中ZnC03的质量分数不低于。3、已知H2CrO4是一种强酸，S(CaCrO4)=

4、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。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(3)写出苛化蒸氨的离子方程式 。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 。焙烧过程中发生的反应之一是4C0(g) + BaS04(s) BaS(s)+ 4CO2(g) 少0，该反应的平衡常数

5、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(LiFePO 4)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LiAI(SiO 3)2(含少量Ca、Mg2+的盐卜炭粉等为原料生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下。(1)从滤渣

6、I可得到 Al 2O3,如图所示。请写出生成沉淀的离子方程式滤渣I 溶液含Al 3+过量试剂a沉淀灼烧 Al 2O3(D冷却、册水J滤液Ii:| 11i x /ih 1,41=11 1滤渣UJ 讣HILE1一 JS Ul -Vi.r!1过醮铁红.250300 C已知：2LiAl(SiO 3)2+ H2SO4(浓)=Li 2SO4+ AI2O3 4SiO2 H2O J。温度/C20406080溶解度(Li 2CO3)/g1.331.171.010.85溶解度(Li2SO4)/g34.232.831.930.7(2) 滤渣n的主要成分是 (填化学式)。向滤液n中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用

7、“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 。放电磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4+ Li予亍 LiFeP04,电池中的固体电解质可传导 LiJ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FeOCr2O3，还含有SiO2、Al 203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：NaFe02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； 2CrO4+ 2H=

8、Cr2O 氯化过程控制电石渣过量，在75C左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO) 2 的反应，Ca(ClO) 2 进一步转化为 Ca(ClO 3)2，少量 Ca(ClO) 2 分解为 CaCl2 和 02。 生成Ca(ClO) 2的化学方程式为。 提高Cl2转化为Ca(CIO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。A.适当减缓通入 Cl2速率B.充分搅拌浆料C.加水使Ca(OH) 2完全溶解 氯化过程中 Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2= Ca(CIO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后过滤。+ H2O(1) 灼烧操作一般在

9、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C2O3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，离子方程式为滤液 1 的成分除Na2CrO4 、 NaOH夕卜，还含有(填化学式)。通过途径1从Na2CrO4溶液获得K262O7晶体，操作步骤有：“酸化”宀加KCI固体宀蒸 发浓缩f操作af过滤f洗涤f干燥。 “酸化”步骤用醋酸调节溶液 pH5，其目的是 ; 操作a的名称。7. (12分)以电石渣主要成分为Ca(OH) 2和CaCO3为原料制备KClO 3的

10、流程如下:HnOiI电石;佥鼠化- 滤渣的主要成分为(填化学式)。 滤液中 Ca(CIO3)2与 CaCl2的物质的量之比 nCa(ClO3)2 : nCaCl2 1 : 5(填“、“ 或 “ =)。(3) 向滤液中加入稍过量 KCI固体可将Ca(CIO 3)2转化为KCIO3,若溶液中KCIO 3的含量 为100g?L1，从该溶液中尽可能多地析出KCIO3固体的方法是 o706050加3020)0Q 2040 hU 8(1100温度(t)8. (8 分)KAI (SO4)2 12H2O (明矶)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 AI，含有少量的Fe、Mg

11、杂质)制备明矶的过程如下图所示。回答下列问 题：(1 )为尽量少引入杂质，试剂应选用(填标号)。a.HCI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 ;将少量明矶溶于水，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Mg 2B2O5gH2O和FeO ,还有少量FezO3、FeO、CaO、AI2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:扶硼矿粉一硫酸电出T浄化除朵+V誥熨港编T冷知笫品TT回答下列问题：(1) 写出Mg2B25gH2与硫酸反应的化学方程式 。为提高

12、浸出速率，除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H2。2溶液，作用是。然后在调节溶液的 pH约为5,目的/Jxo(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(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为。(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

13、) 工业上用铝土矿(主要成分为A.。3，含有Fe23、Si。？等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:丑晶MH-U已知:物质SiCl4AICI3FeCl3FeCl2沸点/C57.6180 （升华）300 （升华）1023illIV 步骤I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n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：(】)Al23(s)+3C(s)=2Al(s)+3C(g)moL 2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl 2(g)出=+1169輿 mol-1由Al23、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 。 步骤

14、川经冷却至室温后，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V中加入铝粉的目的是11 七铝十二钙(12Cag7Al 23)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaC3 和MgC3)和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下：溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，大于(Mg(H) 2的(1) 煅粉主要含Mg和，用适量的NH4N3若溶液I中c(Mg )小于5 10 moigL ，则溶液 ph K =510 12原因是,；若滤液I中仅通入 C2,会sp_)；该工艺中不能用(NH4)2S4代替NH4NO3,(2) 滤液I中的阴离子有 (忽略杂质成分的影

15、响)生成，从而导致CaC3产率降低。(3) 用NaH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为(4) 电解制备AI(OH) 3时，电极分别为 Al片和石墨，电解总反应方程式为 (5) 一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl 4-和Al 2CI7-两种离子在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)活优辑铁矿FR空气活化硫铁矿还原Fe2+的主要反应为：FeS2 +7Fe2(SO4)3+8H 2

16、O=15FeSO4+8H 2SO4，不考虑其他反应，请回答下列问题:(1 )第1步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。2+(2)检验第n步中Fe是否完全还原，应选择 (填字母编号)A.KMnO 4溶液B. K 2Fe(CN) 4溶液 C.KSCN 溶液(3) 第川步加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5.2,2+(4)(5)FeSO4可转化为FeCO3, 已知 25C, 101kPa 时：此时Fe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 。FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。c(s)+O2(g)=CO2(g)4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)H =-1648kJ/molH =-393kJ/molH =-1480kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O 2(g)=2FeCO 3(s)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，第川步应加入FeCO3 kg。1答案(1)Al(OH) 3(2)4Li