2020届高考化学二三轮冲刺-高考大题题型训练-化工流程题

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高考大题题型训练——化工流程题

1．(2019·南常德模拟湖)LiNiO2是一种远景很好的锂离子电池正极资料。当

温度高于850℃时，LiNiO2会分解。请按要求回答以下问题：

(1)LiNiO2中Ni的化合价为____________，工业上用Ni(OH)2与LiOH的混

合物在空气流中加热到700～800℃制得LiNiO2，该反应的化学方程式为

_____，加热温度不宜过高的原因是，

工业上也可用LiNO3代替上述工艺中的LiOH，存在的缺点可能是

________________。

(2)以废旧二次电池为原料回收利用合成Ni(OH)2的工艺以下：

已知：酸浸后滤液中含有Ni2＋、Al3＋、Fe3＋、Mn2＋；

Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝1.6×10

14。

①滤渣Ⅱ为________。②“氧化除锰”是将锰元素最后转变为MnO2而除去，反应历程以下：2－＋2＋＋8H2－＋2－＋；ⅰ.5S282Mn44＋16HOO===2MnO10SOⅱ.用(离子方程式表示)。③转变操作后，还需经过过滤、冲洗、烘干获取产品。检验Ni(OH)2可否洗涤干净的实验操作是。④调pH＝5操作时，已知溶液中Ni2＋浓度为，则“滤渣Ⅱ”中可否存在Ni(OH)2积淀？____________________________________列(式计算，并

使用必要的文字说明)。

剖析(1)由于化合物中所有元素正负化合价的代数和等于0，Li为＋1价，

O为－2价，因此LiNiO2中Ni的化合价为＋3价；在工业上用Ni(OH)2与LiOH

的混杂物在空气流中加热到700～800℃制得LiNiO2，该反应的化学方程式为

700～800℃4Ni(OH)2＋4LiOH＋O2=====4LiNiO2＋6H2O，加热温度不宜过高，是由于温度高于850℃时LiNiO2会发生分解反应，工业上也可用LiNO3代替上述工艺中的LiOH，但也存在必然缺点，原因是LiNO3受热分解会产生氮氧化物，以致

污染环境。(2)①依照已知条件，滤渣Ⅱ中含有的成分是Al(OH)3、Fe(OH)3。②“氧

化除锰”是将锰元素最后转变为MnO2而除去，反应历程以下：第一步反应是

2－＋2Mn2＋－2－＋－再将溶5S2O8＋8H2O===2MnO4＋10SO4＋16H；反应产生的MnO4液中的Mn2＋氧化，最后都变为MnO2，因此第二步反应用离子方程式表示为

2MnO－＋3Mn2＋＋2HO===5MnO↓＋4H＋。③Ni(OH)＋2－42224等的溶液中过滤出来的，因此检验Ni(OH)2可否冲洗干净可经过检验最后一次洗

涤液中可否含有SO2－。实验操作是取最后一次冲洗液，先加盐酸酸化，再滴加4

BaCl2溶液，若无白色积淀产生，则冲洗干净。④调pH＝5操作时，c(OH－)＝KwcH＋10－149222＝10－5＝10－mol/L，已知溶液中Ni＋浓度为，则c(Ni＋)·c(OH－)＝×(10－9)2＝×10－18<Ksp[Ni(OH)2]＝×10－14，因此“滤渣Ⅱ”中不存在

Ni(OH)2积淀。答案(1)＋34Ni(OH)2＋4LiOH＋O2700～800℃22防范温=====4LiNiO＋6HO度高于850℃时，LiNiO2分解产生氮氧化物，污染环境(2)①Al(OH)3、Fe(OH)3－2＋＋2H22↓＋＋3Mn4HO===5MnO③取最后一次冲洗液，先加稀盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若无白色积淀

产生，则冲洗干净④pH＝5，滤液中c(OH－＝－9，c＝2－·2＋－92)10mol/LQc(OH＝(10)×2＝)c(Ni)2×10－18<Ksp[Ni(OH)2]＝×10－14，因此无Ni(OH)2积淀产生。

2．(2019·湖北4月调考)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等)可再生利用，其工艺流程如

下：

已知：碳酸锂在水中的溶解度：0℃时为1.54g,90℃时为0.85g,100℃时为

。

(1)上述流程中最少要经过________次过滤操作。

(2)“氧化”过程发生反应的离子方程式为____________________；若用

HNO3代替H2O2，不足之处是。①已知sp3＝×－39。常温下，在Fe(OH)3悬浊液中，当溶液(3)K[Fe(OH)]10的pH＝时，Fe3＋的浓度为________mol/L。

②实质生产过程中，“调治pH”生成积淀时，溶液pH与金属元素的积淀

百分率(ω)的关系以下表：pHω(Fe)/%ω(Li)/%则最正确的积淀pH＝________。(4)“沉锂”时的温度应选________(填标号)为宜，并用________冲洗(填“热水”或“冷水”)。a．90℃b．60℃c．30℃d．0℃(5)磷酸亚铁锂电池在工作时，正极发生LiFePO4和FePO4的转变，该电池放电时正极的电极反应式为。(6)工业上能够用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备LiFePO4，该反应的化学方程式为。剖析(1)上述流程中涉及过滤操作的有：“碱浸”“酸浸”“调治pH”“沉锂”“滤液Al”共五次。(2)“氧化”是HO2＋氧化，离子22

方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；H2O2为绿色氧化剂，还原产物

为H2O，无污染，用HNO3代替H2O2，会产生氮氧化物，污染环境。(3)①依照K[Fe(OH)]＝×－39时，K[Fe(OH)3＋3－33sp3spKsp[FeOH3]×10－39＋)＝c3OH－＝10－113＝×10－6mol·L－1。②依照表中数据可知，最佳的积淀pH＝。(4)依照已知Li2CO3的溶解度随温度高升而减小，因此沉锂

时的温度应选90℃，并用热水冲洗。(5)正极发生LiFePO4和FePO4的转变，放

电时正极的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4。(6)2FePO4＋Li2CO3＋

高温H2C2O4=====2LiFePO4＋H2O＋3CO2↑，铁元素的化合价降低，碳元素的化合价

高升。

答案(1)5

(2)H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O产生氮的氧化物，污染空气

(3)①×10－6②

(4)a热水

(5)FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4

高温(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4=====2LiFePO4＋H2O＋3CO2↑

3．(2019·吉林辽源高三联合模拟)硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行

业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程以下：

已知：①“混杂焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。

②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系以下列图(25℃)：

③此实验条件下Mn2＋开始积淀的pH为；离子浓度≤10－5·－1时，molL离子积淀完好。请回答：

(1)传统工艺办理高硫锰矿时，不经“混杂焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，

其缺点为。

(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________。若

省略“氧化”步骤，造成的结果是。

(3)“中和除杂”时，生成积淀的主要成分为_________________填(化学式)。

(4)“氟化除杂”时，若使溶液中的Mg2＋和Ca2＋积淀完好，需保持c(F－)不低于____________。(已知：Ksp(MgF2)＝×10－10；Ksp(CaF2)＝×10－12)

(5)“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为____________________。

(6)用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2，电解过程中阳极的电极反应式为________________。

剖析(1)高硫锰矿含有FeS，不经“混杂焙烧”而直接用H2SO4浸出，会产生H2S等气体，污染环境。(2)“氧化”时，用MnO2氧化Fe2＋，离子方程式为

MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。若省略氧化步骤，依照图表Fe2

＋与Mn2＋积淀区有重叠，造成Mn2＋损失(或Fe2＋去除不完好，影响产品纯度)。

(3)“中和除杂”时，CaCO3耗资Fe3＋、Al3＋水解产生的H＋，从而促进Fe3＋、

Al3＋的水解，生成Fe(OH)、Al(OH)－1033sp2×10－10mol·L－1＝8×10－3溶液中Mg2＋积淀完好，需保持c(F－)不低于1×10－5mol·L－1。(5)“碳化结晶时”发生反应的离子方程式为：Mn2＋＋2HCO－3===MnCO↓＋CO↑＋HO。(6)电解过程中阳极发生氧化反应，元素化合价升322

高，Mn2＋失电子生成MnO2，电极反应式为：Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H

＋。

答案(1)产生硫化氢等气体，污染环境

(2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2OFe2＋与Mn2＋积淀区有重

叠，造成Mn2＋损失(或Fe2＋去除不完好，影响产品纯度)

(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)8×10－3mol·L－1(5)Mn2＋－＋2HCO3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(6)Mn2＋－＋＋2H2O－2e===MnO2＋4H4．(2019·吉林四平市高三模拟)氯化铅(PbCl2)常用于焊接和制备铅黄等染料。利用从废旧铅蓄电池中获取的铅膏获取氯化铅的流程以下列图。试回答以下问

题：

已知：①铅膏主要由PbSO4、PbO、PbO2和Pb等组成。

②流程图中的“l表”示液体，“s表”示固体。

③硫酸铅、氯化铅微溶于水，但氯化铅能溶于NaCl溶液中，主要发生化学反应：PbCl2＋Cl－===[PbCl3]－。

(1)铅蓄电池的正极资料是________(填化学式)，放电时负极的电极反应式为

。

(2)“浸取反应”是在加热条件下，用盐酸和氯化钠溶液浸取铅膏的过程，

主要发生反应的化学方程式有PbO2＋Pb＋4HCl===2PbCl2＋2H2O，PbO＋

2HCl===PbCl2＋H2O，PbSO4＋2NaCl===PbCl2＋Na2SO4，PbCl2＋Cl－===[PbCl3]

－2，除此之外，PbO还能够与HCl反应产生一种黄绿色气体，该反应的化学方程式为；该浸取过程中操作不慎可能会造成不测，其原因是。(3)PbCl2在氯化钠溶液中的溶解度随温度高升而增大，合适地高升温度有利

于提高铅的浸取率，当温度高于70℃时，浸取率提高不明显，可能的原因是

；为了提高浸取率，还能够够采用的

措施是。

(4)在室温下静置冷却3h后，过滤获取的氯化铅的回收率可达到85%，对过

滤后获取的滤液进行循环使用可提高铅的利用率。在循环使用从前需加入氯化钙

进行积淀转变，若无此步骤，直接循环使用，则会以致的结果是________。

剖析(1)由铅蓄电池的总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，

氧化剂做正极，还原剂做负极，因此正极资料是PbO2，放电时负极的电极反应

2－－。(2)由PbO能与HCl反应产生一种黄绿色气体442为氯气，因此该反应的化学方程式是PbO2＋4HCl===PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。浸取

过程中Pb与盐酸反应产生的H2可能会与氯气或空气等混杂发生爆炸。(3)由于PbSO4＋2NaCl===PbCl2＋Na2SO4且PbCl2＋2H2OPb(OH)2＋2HCl，当温度高

于70℃时，PbCl2水解生成的HCl易挥发，促进了水解，因此浸取率不高，为

了提高浸取率，还能够够采用的措施是延长浸取时间或充分搅