高三工艺流程题专题周练-25含锂物质制备工业流程题

2022届高三大一轮复习工艺流程题专题周练_25含锂物质制备工业流程题一、单选题（本大题共14小题，共42分）以磷酸铁(FePO4)、碳酸锂(L下列说法错误的是A.上述流程中的“导电剂”可以用石墨

B.“研磨”和“气流粉碎”的目的都是增大颗粒的比表面积

C.上述流程中加入葡糖糖的作用是做助燃剂，“焙烧”时提供热量

D.用电磁铁“除铁筛分”时，可除去Fe已知Li及其化合物的性质与Mg的相似。磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述不正确的是(    )A.废旧电池应回收利用，不可直接填埋

B.

“沉淀”反应的金属离子为Fe2+

C.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li钽酸锂(LiTaO3)单晶可用于制作滤波器。一种用含钽废渣(主要含有Ta2O5下列说法错误的是(

)A.步骤Ⅰ中空气从沸腾炉底部通入是为了焙烧更充分

B.碱浸所得滤渣主要成分为FeO

C.碱浸时生成NaTaO3的离子反应方程式为TaLi2TiO3是制备电池材料的中间体。以某含锂矿石(主要成分为Li2CO3，含少量Al2O3、SiO2下列说法错误的是(

)A.“滤渣Ⅰ”经过处理后可用于制备光导纤维

B.“净化”时，Na2CO3固体需过量

C.“净化”的目的是除去“滤液Ⅰ”中的Al3+和M油田卤水中含有丰富的Li+，也含有大量的Na+、K+、Ca2+下列说法错误的是A.操作1为萃取、分液，主要仪器为分液漏斗

B.操作2为过滤、洗涤，需要用到漏斗、玻璃棒

C.经检验发现碳酸锂产品纯度不高，主要含有钠离子、钾离子

D.试剂a可为碳酸钠溶液Kemmitt等使用不锈钢容器合成锂离子电池的电解质材料—LiPF6(六氟磷酸锂)。简易流程如下(已知HF下列说法不正确的是(

)A.合成中控制温度的目的是降低HF的损失

B.操作者必须戴防毒面具和手套

C.可以用玻璃容器替代不锈钢容器

D.R是HF，循环利用可以提高使用效率磷酸亚铁锂(LiFePO下列叙述错误的是(

)A.含Li沉淀的主要成分是Li2CO3

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“正极片”碱溶的试剂可用氨水代替磷酸亚铁锂(LiFePO4)下列叙述错误的是(

)A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+

D.上述流程中可用N磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+磷酸亚铁锂(LiFePO4)下列叙述错误的是(    )A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+Li2TiO3是制备电池材料的中间体。以某含锂矿石(主要成分为Li2CO3，含少量Al2O3、SiO2下列说法错误的是(

)A.“滤渣Ⅰ”经过处理后可用于制备光导纤维

B.“净化”时，Na2CO3固体需过量

C.“净化”的目的是除去“滤液Ⅰ”中的Al3+和M利用锂离子电池正极废料(含LiCoO2、铝箔、少量的Fe2+及粘合剂)制备电池级硫酸钴的工艺流程如下：已知：FeOH3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.2、3.5；CoOH2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为下列说法错误的是(

)A.步骤①有机溶剂可使LiCoO2等与铝箔分离

B.步骤②中H2O2只作氧化剂

C.步骤③溶液可调节磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.参与“沉淀Ⅰ”反应的金属离子为Fe3+磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是(

)A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.第三步加碱液后生成的沉淀是Fe(OH)3二、流程题（本大题共4小题，共548分）废弃锂离子电池的资源化处理日益重要。从废旧磷酸铁锂电池的正极材料(含LiFePO4、石墨粉和铝箔等)有关数据：25℃时，K回答下列问题：(1)“溶浸1”中铝溶解的化学方程式为

。(2)完成“溶浸2”反应的离子方程式：□LiFePO4+□H(3)“滤渣2”的主要成分是

。(4)“滤液2”循环两次的目的是

。(5)“沉铁、磷”时，析出FePO4沉淀，反应的离子方程式为

。实验中，铁、磷的沉淀率结果如图所示。碳酸钠浓度大于30%后，铁沉淀率仍然升高，磷沉淀率明显降低，其可能原因是(6)“沉淀转化”反应：FePO(7)为了充分沉淀，“沉锂”时所用的X和适宜温度是

(填标号)。

A. NaOH

20-40℃

B.NaOH

80-100℃

C. Na2CO3

锰酸锂材料是新型锂电池的正极材料，具有容量高、成本低、安全性好、耐过充性好、易于合成等优异特性。工业上用某软锰矿(主要成分为MnO2，同时含有少量铁、铝及硅的氧化物)为原料制备锰酸锂室温下，有关物质的溶度积常数如下表所示：物质Fe(OHFe(OHAl(OHMn(OHK8.0×4.0×4.5×1.9×回答下列问题：(1)滤渣Ⅰ的主要成分除铁粉外还有________________(填化学式)。(2)软锰矿浆加过量的硫酸和铁粉，铁的氧化过程及溶出Mn2+的主要途径如图所示。步骤Ⅱ是从软锰矿浆中溶出Mn2+的主要反应，此反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________________；检验Mn2+溶出液中是否含有F(3)实际生产中向Mn2+的溶出液中加入H2O2的量比理论值大，主要原因是______________；向Mn2+溶出液中先加H2O2，再加MnO调节(4)“沉锰”得到Mn(OH)2和Mn2(OH)2SO4沉淀，均可被氧化为Mn3O4(5)写出高温焙烧生成锰酸锂的化学方程式：________________________________。某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)，还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物，其回收工艺如图所示，最终可得到Co2O已知：CoC2O4·2(1)“还原酸浸”过程中，LiCoO2发生反应的离子方程式为：_____________________________，该过程温度通常控制在40℃以下的原因是：(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是_______________，_______________________。(3)“除铜”所用试剂X为H2S，试写出该反应的离子方程式：____________________________。并计算室温下该反应的平衡常数K=____________________，已知：25℃时Kap(CuS)=8.5×10-(4)“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度①随n(C2O42-②沉淀反应时间为10 min，温度在50℃以上时，随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是______。(5)已知“沉锂”过程中，滤液a中的c(Li+)

结合数据分析，沉锂过程所用的试剂b是___________________________(写化学式)，相应的操作方法：向滤液a中加入略过量的试剂b，搅拌，__________，___________，洗涤干燥。检验沉淀洗净的方法是_______________________________________。锂辉石是我国重要的锂资源之一，其主要成分为Li2O、SiO2、Al2O3以及含有少量N已知：①部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Al(OHFe(OHFe(OHCa(OHMg(OH完全沉淀的pH5.29.63.213.110.9②常温下，Ksp(Li③有水存在时，LiCl受热可发生水解。回答下列问题：(1)为提高“酸浸”速率，上述流程中采取的措施有__________________。(2)滤渣Ⅰ的主要成分是________。滤渣Ⅱ的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3。“氧化”和“除杂(3)“沉锂”过程中发生反应的离子方程式是_______________________。用热水洗涤Li2C(4)设计简单的实验方案实现由过程a制取固体LiCl：______________________。(5)工业上实现过程b常用的方法是______________________________。(6)Li可用于制备重要还原剂四氢铝锂(LiAlH4)。在有机合成中，还原剂的还原能力常用“有效氢”表示，其含义为1克还原剂相当于多少克H2的还原能力。LiAlH4的“有效氢”为_______________(答案和解析1.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查无机流程的分析，难度不大，注意基础知识的积累。

【解答】

A.石墨可以导电，性质较稳定，可作导电剂，故A正确；

B.“研磨”和“气流粉碎”的目的都是增大颗粒的比表面积，加快反应速率，故B正确；

C.上述流程中加入葡糖糖的作用是做还原剂，将三价铁还原成二价铁，故C错误；

D.Fe3O4有磁性，可用电磁铁“除铁筛分”时，可除去F2.【答案】B

【解析】【分析】

本题以无机工业流程考查了金属材料的回收、离子的性质等，明确流程的反应实质为解题关键，题目难度不大，注意根据工艺流程正确提取信息。

【解答】

A.废旧电池直接填埋会污染土壤，废旧电池合理处理可以减少对环境的污染，同时可以回收有用金属，故A正确；

B.含磷酸亚铁锂滤渣与硫酸和硝酸的混合溶液反应，因硝酸有强氧化性，可以把亚铁离子氧化为铁离子，故含Li、P、Fe等滤液中Fe元素以Fe3+形式存在，加入碱液后Fe3+与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，故B错误；

C.正极片与碱液反应生成偏铝酸钠，则可以回收金属Al，磷酸亚铁锂中含有锂元素和铁元素，分步沉淀可以回收金属Fe和Li，故C正确；

D.最后滤液中的锂离子与碳酸钠中的碳酸根离子结合生成碳酸锂沉淀，由对角线规则可知，锂及其化合物的性质与镁及其化合物的性质相似，由碳酸镁难溶于水推知碳酸锂难溶于水，由硫酸镁易溶于水推知硫酸锂也易溶于水，故不能用硫酸钠代替碳酸钠，故D正确；

3.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查物质制备的工艺流程，侧重考查离子方程式书写、掌握物质的性质和转化为解题关键。

【解答】

A.空气从沸腾炉底部逆流通入与废渣充分接触，使焙烧更充分，故A正确；

B.含钽废渣焙烧过程中油脂燃烧生成气体被除去，FeO高温下被氧气氧化为Fe2O3，故碱浸所得滤渣主要成分为Fe2O3，故B错误；

C.碱浸时生成NaTaO3的离子反应方程式为Ta2O4.【答案】B

【解析】【分析】

本题以锂矿石制备Li2TiO3为载体，考查流程中的酸溶、净化、氧化还原反应和二氧化硅的用途。

【解答】

A.向锂矿石中加入稀硫酸后只有SiO2不与酸反应，“滤渣Ⅰ”的主要成分为SiO2，经过处理后，可用于制备光导纤维，故A正确；

B.“净化”的目的是除去“滤液Ⅰ”中的Al3+和Mg2+，若Na2CO3过量会使Li+形成沉淀，故B错误；

C.“净化”的目的是除去“滤液I”中的Al3+和M5.【答案】C

【解析】【分析】

本题主要考查的是物质分离和提纯的综合应用，理解化学工艺流程图中的实验原理和常见物质分离、提纯方法的应用是解题的关键。

【解答】

A.由操作1得到有机相和无机相，可得操作1为萃取、分液，主要仪器为分液漏斗，故A正确；

B.由操作2后得到溶液和沉淀，可知操作2为过滤，要使用漏斗、玻璃棒，故B正确；

C.加入氢氧化钠溶液后生成氢氧化镁沉淀以及微溶物氢氧化钙，过滤后溶液中仍然有Ca2+，则加入试剂a(碳酸钠溶液)后，除生成碳酸锂以外还有碳酸钙，故C错误；

D.根据最终产物是碳酸锂可知，试剂a可为碳酸钠，故D6.【答案】C

【解析】【分析】

本题主要考查了LiPF6的制备，涉及SiO2和HF的性质，难度不大。

【解答】

A.因为氢氟酸的沸点低，所以合成中控制温度的目的是降低HF的损失，故A正确；

B.HF具有腐蚀性，所以操作者必须戴防毒面具和手套，故B正确；

C.不可以用玻璃容器替代不锈钢容器，HF会与玻璃中的二氧化硅反应，故C错误；

D.HF的沸点低，所以R是HF，并且可以循环利用可以提高使用效率，故D正确。

7.【答案】C

【解析】【分析】

本题以无机工业流程考查了金属材料的回收、离子的性质等，明确流程的反应实质为解题关键，题目难度不大，注意根据工艺流程正确提取信息。

【解答】

A.碳酸锂微溶于水，往滤液中加入碳酸钠则会生成碳酸锂，则含Li沉淀的主要成分是Li2CO3，故A正确；

B.由流程图可知，正极片与碱液反应生成偏铝酸钠，则可以回收金属铝；含磷酸亚铁锂滤渣中含有锂元素和铁元素，加入硫酸和硝酸后，过滤得含Li、P、Fe等滤液，分步沉淀、过滤后可以回收金属铁和锂，故B正确；

C.正极片与碱液反应生成偏铝酸钠，则可以回收金属铝，若采用氨水则不会生成偏铝酸钠，故C错误；

D.含磷酸亚铁锂滤渣与硫酸和硝酸混合溶液反应，因硝酸有强氧化性，可以把亚铁离子氧化为铁离子，故含Li、P、Fe等滤液中Fe元素以Fe3+形式存在，加入碱液后Fe3+与氢氧根离子反应生成8.【答案】D

【解析】【分析】

本题以元素化合物知识为载体考查物质的分离、提纯，有利于培养学生的分析能力和实验能力，树立积极的环境保护意识和资源的合理运用，题目难度不大，根据相关元素化合物知识分析是解答本题的关键。

【解析】

正极片经碱溶液可得到NaAlO2，可说明含有Al元素，含有磷酸亚铁锂的滤渣加入硫酸、硝酸，可除去炭黑，得到含有P、Fe、Li的滤液，加入碱液，生成的沉淀Ⅰ为Fe(OH)3，滤液加入碳酸钠，可生成碳酸锂沉淀，以此解答该题。

A.合理处理废旧电池，可减少污染性废水的排放，且回收含有Al、Fe等金属，可再利用，故A正确；

B.由以上分析可知从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li等，故B正确；

C.硝酸具有强氧化性，可氧化亚铁离子生成铁离子，则“沉淀Ⅰ”反应的金属离子为Fe3+，故C正确；

D.加入硫酸钠，不能生成含Li沉淀，故9.【答案】D

【解析】【分析】

本题以元素化合物知识为载体考查物质的分离、提纯，有利于培养学生的分析能力和实验能力，树立积极的环境保护意识和资源的合理运用，题目难度不大。

【解答】

A.废旧电池中含有重金属离子，污染环境，合理处理废旧电池可减少污染性废水的排放，且回收含有Al、Fe等金属，可再利用，有利于保护环境和资源再利用，故A正确；

B.正极片经碱溶可得到NaAlO2，可说明含有Al元素，含有磷酸亚铁锂的滤渣加入硫酸、硝酸，可除去炭黑，得到含有P、Fe、Li的滤液，加入碱液，生成的沉淀为Fe(OH)3，由图可知从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li等，故B正确；

C.硝酸具有强氧化性，可氧化亚铁离子生成铁离子，则“沉淀”反应的金属离子为Fe3+，故C正确；

D.

碳酸锂微溶于水，硫酸锂溶于水，加入硫酸钠，不能生成含Li的沉淀，不可用硫酸钠代替碳酸钠，故D10.【答案】D

【解析】【分析】

本题以无机工业流程考查了金属材料的回收、离子的性质等，明确流程的反应实质为解题关键，题目难度不大，注意根据工艺流程正确提取信息。

【解答】

A项，废旧电池合理处理可以减少对环境的污染，同时可以回收有用金属，故A正确；

B项，根据流程图可知，从正极片可以回收金属Al、Fe、Li，故B正确；

C项，在含Li、P、Fe等元素的滤液中加入碱液产生Fe(OH)3沉淀，从而与含Li元素的溶液分开，故C正确；

D项，Li2CO3微溶于水，Li11.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查无机工艺流程，较为基础，难度不大。

【解答】

A.向锂矿石中加入稀硫酸后只有二氧化硫不与酸反应，所以滤渣I的主要成分为二氧化硅，其经过处理后可用于制备光导纤维，故A正确；

B.加入碳酸钠是为了除去镁离子和铝离子，若加的碳酸钠过量锂离子也会生成沉淀，故B错误；

C.“净化”的目的是除去“滤液I”中的Al3+和Mg2+，生成MgCO3、Al(OH)3沉淀，故C正确；

D.12.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查物质制备及相关反应原理，意在考查图形的观察能力、从中获取实质性内容并与已有知识的整合能力和综合应用能力．

【解答】

A.由流程知，经有机溶剂处理(溶解粘合剂)LiCoO2等与铝箔分离，A项正确；

B.浸取过程中发生多个反应，其中有：2LiCoO2+3H2SO4+H2O2      Li2SO4+2CoSO413.【答案】D

【解析】【分析】

本题为2018年高考全国卷，以元素化合物知识为载体考查物质的分离、提纯，有利于培养学生的分析能力和实验能力，树立积极的环境保护意识和资源的合理运用，题目难度不大。

【解析】

正极片经碱溶液可得到NaAlO2，可说明含有Al元素，含有磷酸亚铁锂的滤渣加入硫酸、硝酸，可除去炭黑，得到含有P、Fe、Li的滤液，加入碱液，生成的沉淀Ⅰ为Fe(OH)3，滤液加入碳酸钠，可生成碳酸锂沉淀，以此解答该题。

A.合理处理废旧电池，可减少污染性废水的排放，且回收含有Al、Fe等金属，可再利用，故A正确；

B.由以上分析可知从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li等，故B正确；

C.硝酸具有强氧化性，可氧化亚铁离子生成铁离子，则“沉淀Ⅰ”反应的金属离子为Fe3+，故C正确；

D.加入硫酸钠，不能生成含Li沉淀，故14.【答案】D

【解析】【分析】

本题为2018年高考全国卷，以元素化合物知识为载体考查物质的分离、提纯，有利于培养学生的分析能力和实验能力，树立积极的环境保护意识和资源的合理运用，题目难度不大。

【解析】

正极片经碱溶液可得到NaAlO2，可说明含有Al元素，含有磷酸亚铁锂的滤渣加入硫酸、硝酸，可除去炭黑，得到含有P、Fe、Li的滤液，加入碱液，生成的沉淀Ⅰ为Fe(OH)3，滤液加入碳酸钠，可生成碳酸锂沉淀，以此解答该题。

A.合理处理废旧电池，可减少污染性废水的排放，且回收含有Al、Fe等金属，可再利用，故A正确；

B.由以上分析可知从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li等，故B正确；

C.硝酸具有强氧化性，可氧化亚铁离子生成铁离子，则“沉淀Ⅰ”反应的金属离子为Fe3+，第三步加碱液后生成的沉淀是Fe(OH)3，故C正确；

D.加入硫酸钠，不能生成含15.【答案】(1)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

(2)2；1；6；H+；2；2；Fe3+；2；2；

(3)石墨

(4)提高浸出液浓度，或提高H2O2和硫酸的利用率

；Na2【解析】【分析】

本题为生产流程题，涉及金属的回收、氧化还原反应、物质的分离，有溶度积常数的计算等问题，题目较为综合，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息，难度中等。

【解答】

(1)向“溶浸1”中加入NaOH溶液，所以铝溶解的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，

故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

(2)向“溶浸2”加入硫酸溶液、双氧水，将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为，

故答案为：2；1；6；H+；2；2；Fe3+；2；2；

(3)“溶浸1”中加入NaOH溶液，铝溶解；“溶浸2”加入硫酸溶液、双氧水，将亚铁离子氧化成铁离子，石墨粉没反应，所以滤渣2为石墨粉，

故答案为：石墨；

(4)“滤液2”循环两次可以提高浸出液浓度或提高H2O2和硫酸的利用率，

故答案为：提高浸出液浓度，或提高H2O2和硫酸的利用率；

(5)“沉铁、磷”时，Fe3+结合H2PO4-电离出的PO43-析出FePO4沉淀，CO32-结合H2PO4-电离出的H+生成H2O和CO2，反应的离子方程式为，如图所示，当碳酸钠浓度大于30%后，铁沉淀率仍然升高，磷沉淀率明显降低，其可能原因是Na2C16.【答案】(1)SiO2；

(2)2∶1；KSCN溶液；

(3)铁离子催化过氧化氢分解；确保溶液中铁元素完全沉淀；4.5×10-9mol/L；

(4)3Mn【解析】【分析】

本题考查物质制备的工艺流程，涉及离子方程式书写、难溶电解质的溶度积计算，掌握物质的性质和溶度积计算为解题关键，侧重考查分析能力和灵活运用能力，难度一般。

【解答】

(1)软锰矿中加入过量的一定浓度的硫酸和铁粉，软锰矿中只有SiO2不反应且难溶于水，所以滤渣为SiO2；

(2)根据流程图可知，铁与硫酸反应生成FeSO4，FeSO4作还原剂，把MnO2还原为MnSO4，反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O，还原剂和氧化剂的物质的量之比为2∶1，检验Mn2+溶出液中是否含有Fe3+常用的无机试剂为KSCN溶液；

(3)软锰矿浆加过量的硫酸和铁粉得到Mn2+和Fe2+的溶出液，加入H2O2时，H2O2氧化Fe2+生成的Fe3+会催化H2O2的分解而消耗，故过氧化氢的量比理论值大得多；加入H2O2将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，再加MnO调节pH值，可以将溶液中的Fe2+17.【答案】(1)2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O