高三工艺流程题专题周练-06废电池回收利用处理工艺流程

2022届高三大一轮复习工艺流程题专题周练_06废电池回收利用处理工艺流程一、单选题（本大题共15小题，共45分）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溶液可调节废铅蓄电池的一种回收利用工艺流程如下图所示。已知Ksp(PbSO4)=1.8×10-8，A.废塑料外壳可用于火力发电，能量转化形式为：化学能→热能→机械能→电能

B.废硫酸可用于吸收氨气制造肥料

C.向铅泥中加入碳酸钠溶液，发生的离子方程式为：CO32-(aq)+P实验室利用废弃旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：下列叙述错误的是(

)

A.“过滤”操作后，将滤液蒸干、高温灼烧即可制取纯净的ZnO

B.铜帽溶解后，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的H2O2

C.与加入锌粉反应的离子为Cu2+、H+

D.“实验小组从废旧锂离子电池的正极材料(含LiCoO2、铝箔和乙炔黑已知：常温下，“调pH=8.5”时恰好使Co2+沉淀完全，即溶液中c(Co2+A.“酸溶”时离子方程式为2CoO2-+H2O2+6H+=2Co2++LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备已知：HCl的沸点是-85.0℃，HF的沸点是19.5℃，无水HF有腐蚀性和毒性。下列说法不正确的是(

A.第①步反应中无水HF只起反应物的作用。

B.反应设备不能用玻璃材质的原因是SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

C.如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的NaHCO3

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+十九大报告中指出“加大生态系统保护力度，着力解决突出环境问题”。某科研小组的同学以钴镍废旧电池为原料，设计综合利用该电池的工艺流程如下：下列叙述错误的是A.合理处理废旧电池有利于保护环境

B.流程中“减压蒸馏”的目的是富集Co2+、Ni2+

C.滤渣2的主要成分是Fe(OH)3

D.MnO2在电池、玻璃、有机合成等工业生产中应用广泛。利用粗MnO2(含有杂质MnO和MnCOA.酸浸过程中可以用浓盐酸代替稀硫酸

B.操作X的名称是过滤

C.氧化过程发生反应的离子方程式为：5Mn2++2ClO3-+4H某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料Mn下列说法不正确的是A.上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需用到的硅酸盐材质仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗

B.用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+，其原因是MnCO3消耗了溶液中的酸，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀

C.锂电池在动力电源市场具有很大的发展潜力，采用湿法冶金工艺回收废旧锂离子电池正极片中的金属(Al、Fe、Cu)，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.含Al滤液中Al元素存在形式为：AlO2-

C.沉淀2为Cu2S为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述错误的是(

)A.“溶解”操作中溶液温度不宜过高

B.铜帽溶解后，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的氧气或H2O2

C.与锌粉反应的离子可能为Cu2+、H+

D.SO2通过下列工艺流程可以制取化工原料H2SOA.电解槽中也可以用铁电极代替石墨作为阳极

B.原电池中负极的电极反应为：SO2+2H2O-4e-废旧银锌纽扣电池(含Zn、Ag、石墨及少量Hg、Mn等)的正极片中回收银的工艺流程如下：

下列说法错误的是(

)A.①中会产生对大气有污染的气体

B.③的离子方程式为

C.⑤中加稀硫酸的目的是除去银粉中的锌

D.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料Mn下列说法不正确的是A.上述流程脱硫实现了废弃物的综合利用和酸雨的减少

B.用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是碳酸铝和碳酸铁的溶解度比MnCO3更小。

C.MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-

D.假设脱除的SOMnO2在电池、玻璃、有机合成等工业生产中应用广泛。利用粗MnO2(含有杂质MnO和MnC下列说法错误的是(    )A.“酸浸”过程中可以用浓盐酸代替稀硫酸

B.“操作X”的名称是过滤

C.“氧化”过程发生反应的离子方程式为：5Mn2++2ClO 3-+4二、流程题（本大题共5小题，共55分）如图为从预处理后的可充电电池粉末(主要为NiO、CdO、CoO和Fe2O3等)中回收重金属的工艺流程。回答下列问题：(1)浸取过程为先加入NH4HCO3溶液，再向其中通入NH3，滤液①中主要含[Cd(NH3)4(2)为探究“催化氧化”步骤中[Co(NH3)6]2+氧化为[Co(NH3)由表中数据可得，[Co(NH3)(3)已知Co(OH)3为强氧化剂，向Co(OH)3中加入浓盐酸发生反应(4)“反萃取”的原理为NiR有机+2H+⇌N(5)水相①的主要溶质为________(填化学式)。(6)生成CdCO3沉淀是利用反应[Cd(NH3)4]2++CO 32-⇌废旧锂离子电池正极材料的主要成分为碳棒和LiNixCoyMn已知：①草酸电离常数：Ka1=5×②常温时，有关物质KSP如下表(单位略)Fe(OHAl(OHNiCoMnNi(OHCo(OHMn(OH8×3×4×6.3×1.7×2×5.9×2.1×(1)通入空气，800℃焙烧目的是__________________________________________。(2)已知LiNixCoyMn1-x-yO(3)加入草酸加热时，Ni、Co、Mn元素部分转化为NiC2O4、CoC2O4、(4)焙烧后黑色粉末的平均粒度(颗粒直径表示)与Li+的浸出率关系如图所示，原因是_______________________________。(5)滤液1加NaOH调pH为4～5目的是(6)滤液2调pH=7时，溶液中c(C2O钛酸锂电池应用广泛，电池放电后负极材料主要含有

Li4Ti5O12、铝箔及少量Fe，可通过图1所示工艺流程回收钛、锂。回答下列问题：

(1)Li4Ti5O12中，T元素的化合价为______，滤液1中含金属的阴离子是______(填离子符号)。

(2)酸浸时Li4Ti5O12发生的反应是：Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O2=2Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O，该

反应是否属于氧化还原反应？______(填“是”或“否”)：滤渣1是______。

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FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图1：

回答下列问题：

(1)“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式______。

(2)Li2Ti5O15中过氧键的数目为4，其中Ti的化合价为______。

(3)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此时______(填“有”或“无”)Mg(PO4)2沉淀生成。FePLi4Ti5O12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FeTiO3，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)滤渣1为______，操作A为______，向滤液②中加入双氧水的作用是______。

(2)“酸浸温度/℃3035404550TiO29295979388分析40℃时TiO2⋅xH2O转化率最高的原因______。

(4)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5

答案和解析1.【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+2CoSO4+2.【答案】C

【解析】【分析】

本题通过铅的制备流程，考查了物质制备方案的设计方法，题目难度中等，注意掌握物质制备方案的设计原则，正确分析制备流程得出物质的制备原理为解答此类题的关键，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力，试题的综合性较强，是一道质量较好的题目。

【解答】

A.燃烧废塑料外壳可以发电，其一系列能量转换过程，首先是化学能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能，A正确；

B.废硫酸可用于吸收氨气生成化肥硫酸铵，B正确；

C.向铅泥中加人碳酸钠溶液，发生沉淀转化：CO32-(aq) + PbSO4(s)=PbCO3(s)+SO42-3.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查有关工艺流程问题，难度中等，是高考常考题目，掌握各物质的性质并掌握物质的分离及提纯方法是解答的关键。

【解答】

A.滤液中含有硫酸锌和硫酸钠，所以将滤液蒸干、高温灼烧不能得到纯净的氧化锌，故A错误；

B.加热过氧化氢分解为水和氧气，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的H2O2，故B正确；

C.pH=2的溶液中含有Cu2+、H+，加入锌可以将铜离子转变为铜、与H+反应生成氢气，故C正确；

D.“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H4.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查物质分离提纯的综合应用，为高频考点，理解工艺流程图、明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，题目难度中等。

【解答】

A.LiCoO2存在于滤渣1中，离子方程式中不能拆分，A错误；

B.“调pH=8.5”时恰好使Co2+沉淀完全，即溶液中c(Co2+)=1.0×10-5mol·L-1，则Ksp[Co(OH)2]=1.0×10-5×(1.0×10-5.5)2=1.0×105.【答案】A

【解析】【分析】

本题为无机化学流程题，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，注意题干所给信息的使用，侧重对学生实验能力的培养和解题方法的指导，有助于培养学生规范、严谨的实验设计和评价能力。

【解答】

A.根据题目中的流程可以看出，固体+液体→新物质+饱和溶液，所以无水HF的作用是反应物和溶剂，故A错误；

B.玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF发生反应，化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故B正确；

C.HF属于弱酸，必须用弱碱性溶液来除去(比如2%的NaHCO3溶液)，故C正确；

D.第④步分离的是固体(LiPF6(s))和液体(HF(l))，所以采用过滤的方法；分离尾气中HF6.【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D7.【答案】B

【解析】【分析】

本题综合考查了物质的分离和提纯以及实验基本操作的理解应用，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力、实验能力和计算能力，注意把握离子分离方法和条件的判断，题目难度中等。

【解答】

A.Ni2+、Co2+化合物均是有毒物质，回收这些重要金属可防止环境污染，A项正确；

B.由“浸取液”到“水溶液”可知，减压蒸馏是为了回收醋酸，B项错误；

C.由真空过滤后滤液中回收成分可确定滤渣2的主要成分是Fe(OH)3，C项正确；

D.从流程可知回收的金属元素有Ni、Co8.【答案】A

【解析】【试题解析】解：粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品加入硫酸，MnO2不溶于硫酸，MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，同时产生二氧化碳，过滤后得二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，向滤液中加入氯酸钠，反应的离子方程式为5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+，将产生的氯气和热的氢氧化钠溶液反应可以得到氯酸钠溶液，将反应后的溶液过滤得固体二氧化锰，滤液为含有硫酸的溶液，以此解答该题。

A.MnO和MnCO39.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查了无机工业流程，涉及物质的分离与提纯等，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，综合性较强，题目难度中等。

【解答】

A.上述流程中多次涉及到过滤操作，使用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，这些都属于硅酸盐材质，A正确；

B. MnCO3在溶液中存在沉淀溶解平衡，电离产生的CO32-能消耗溶液中的H+，使Al3+和Fe3+的水解平衡正向移动，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀，B正确；

C.用一定量的NaOH溶液和酚酞试液吸收二氧化硫，反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠溶液呈碱性，溶液颜色变化不明显，不能准确测定燃煤尾气中的SO2含量，C错误；10.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、混合物分离提纯为解答关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识的应用，题目难度不大。

【解答】

A.废旧电池中含有重金属，随意丢弃容易污染环境，因此合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，故A正确；

B.碱浸时，Al与碱反应生成AlO2-，故B正确；

C.Na2S沉淀Cu2+得到沉淀2为CuS，故C错误；

D.根据流程加入NaClO3，调节pH后得到含Li、Cu11.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查了物质制备方案的设计、物质分离与提纯方法的综合应用，为高考常见题型和高频考点，题目难度较大，明确制备流程为解答关键，注意掌握常见物质分离与提纯的操作方法，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力。

【解答】

利用废旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO，电池铜帽加入稀硫酸、过氧化氢溶解，铜生成硫酸铜溶液，加热煮沸将溶液中过量的H2O2除去，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=2，加入锌粉反应过滤得到海绵铜，沉淀锌离子得到氢氧化锌，分解得到氧化锌，以此解答该题。

A.为避免过氧化氢的分解，则“溶解”操作中溶液温度不宜过高，故A正确；

B.铜帽溶解后，溶液中存在过氧化氢，将溶液加热至沸腾，可除去溶液中的氧气以及过量的H2O2，故B正确；

C.固体溶解的溶液中存在Cu2+、H+，二者都与锌反应，故C正确；

D.滤液中含有硫酸锌，直接加热、蒸发结晶不能得到12.【答案】D

【解析】【分析】本题考查原电池及电解原理等，侧重于学生的分析能力的考查，注意基础知识的全面掌握。【解答】由工艺流程图可知，原电池原理为SO2+Br2A.电解槽中若用铁电极代替石墨作为阳极，阳极反应变为Fe-2e-=Fe2+，

B.在原电池中，负极发生氧化反应，SO2在负极放电生成H2SOC.原电池中电池总反应为SO2+Br2+2H2O=D.该生产工艺的优点Br2 被循环利用，原电池产生的电能可充分利用，还能获得清洁能源，故故选D。

13.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查工艺流程分析，涉及硝酸的性质，离子方程式正误的判断，垃圾处理和环境保护等，难度较大。

【解答】

A.①中与金属反应会产生NO、NO2气体，故A正确；

B.③发生或，故B错误；

C.由于过量锌粉混在银粉中，稀硫酸只与Zn反应，则加稀硫酸的目的是除去银粉中的锌，故C正确；

D.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，故D正确。

故选B。

14.【答案】B

【解析】【分析】

本题以物质的制备实验考查混合物分离提纯的综合应用，涉及氧化还原反应、有关物质的量的计算等，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，综合性较强，题目难度中等。

【解答】

A.含有二氧化硫的气体，经过一系列变化最终变为硫酸钾，上述流程实现了废弃物的综合利用，用减少了二氧化硫的排放，使得酸雨也减少，故A正确；

B.碳酸镁消耗溶液中的酸，升高溶液的pH，促使氯离子和三价铁水解生成氢氧化物沉淀；而不是碳酸铝和碳酸铁的溶解度比MnCO3更小，故B错误；

C.MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，发生还原反应，正极的电极反应式是MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-，故C正确；

D.流程中发生反应，生成MnSO4的物质的量为cmol，所以反应消耗的MnSO15.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查无机工业流程，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、混合物分离提纯为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识与实验的结合，题目难度不大。

【解答】

A.工业一般为提高浸取率，需要加热，若用浓盐酸代替稀硫酸能与MnO2反应而溶解，故A错误；

B.粗MnO2样品加入稀硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，同时产生二氧化碳，过滤后得到二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，操作X为过滤，故B正确；

C.过滤后向滤液中加入氯酸钠，将Mn2+氧化生成MnO2沉淀，根据得失电子守恒和电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子方程式为5Mn2++2ClO 316.【答案】(1)NiO+5NH3+NH4HCO3=[Ni(NH3)6]CO【解析】【分析】

本题考查从预处理后的可充电电池粉末中回收重金属的工艺流程，难度中等，解题关键是根据工艺流程，分析产品、杂质、试剂及操作。

【解答】

(1)由题给信息，浸取过程得到的滤液①中含[Cd(NH3)4]2+、[Ni(NH3)6]2+、[Co(NH3)6]2+和CO，可知NiO浸取时发生反应的化学方程式为NiO+5NH3+NH4HCO3=[Ni(NH3)6]CO3+H2O。

(2)由题给信息可知，催化氧化前溶液中[Co(NH3)6]2+的浓度为0.38 g·L-1，“90 ℃，石墨催化，反应时间为2.5 h”和“90 ℃17.【答案】(1)除去正极材料中的碳

(2)+3

(3)4H2C2O4+2LiCoO2=Li2C2O4【解析】【分析】

本题考查废旧锂离子电池的正极回收再生的工艺流程，难度中等。解题关键是根据工艺流程节提供信息，分析出产品、杂质、试剂及操作。

【解答】

(1)废旧锂离子电池正极材料的主要成分为碳棒和LiNixCoyMn1-x-yO2，通入空气，800℃焙烧目的是除去正极材料中的碳。

(2)LiNixCoyMn1-x-yO2中Ni、Co、Mn化合价相同，设化合价均为a，根据正负化合价的代数和为0，则+1+ax+ay+a(1-x-y)-2×2=0，解得a=+3。

(3)根据提供信息，配平化学方程式为：4H2C2O4+2LiCoO2=Li18.【答案】(1)+4

；AlO2-

(2)否；Fe

(3) [TiO(H2O2)]2++SO32-=TiO2++S【解析】电池放电后负极材料主要含有

Li4Ti5O12、铝箔及少量Fe，加入氢氧化钠溶液碱浸，滤渣1为Fe，滤液加入硫酸、过氧化氢，发生Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O2=2Li2SO4+

5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O，进行萃取，水相含有Li2SO4，加入碳酸钠可生成碳酸锂，萃取液中含有[TiO(H2O2)]SO4，加入亚硫酸钠溶液生成TiOSO4，再通入氨气可生成TiO(OH)2，经洗涤、干燥、煅烧可生成TiO2，以此解答该题。

(1)由化合价代数和为0可知Li4Ti5O12中，T元素的化合价为+4价，由于铝可与氢氧化钠溶液反应