1、無機工藝流程專題1、鋰離子電池的廣泛應用使回收利用鋰 資源成為重要課題。某研究性學習小組 對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn 204、碳粉等涂覆在鋁箔上)進行資源回收研究，設計實驗流程如下：(1)第步反響得到的沉淀X的化學式為第步反響的離子方程式是(3)第步反響后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有 。假設過濾時發現濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：O假設廢舊鋰離子電池正極材料含 LiMn 2O4的質量為18.1 g，第步反響中參加 20.0 mL 3.0 mol L 1的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經反響和完全轉化為Li 2CO3,那么至少有g Na2CO3參加了反響

2、。2、硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO 3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：ty爲心訓一圧口陽；ZhSf) 7H硫rttff粉;¥f艸 濾液1 _上一丄'過膛(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是 完成“氧化除鐵步驟中反響的離子方程式:|_jFe(0H)2+LJ+U 一=|Fe(0H)3+| Cl針鐵礦(Goethite)是以德國詩人歌德(Goethe)名字命名的，組成元素是Fe、O和H,化學式 量為89,化學式是。Mg(OH) 2Zn(OH) 2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH一一沉淀

3、完全的pH一一開始溶解的pH一一一Kspx 10 一12x 10 一6x 10 一9(4)根據下表數據，調節“濾液2的pH時，理論上可選用的最大區間為_一。工業上從“濾液 3制取MgO過程中，適宜的反響物是 (選填序號)。a.大理石粉b.石灰乳 c.純堿溶液d燒堿溶液“濾液4之后的操作依次為 、過濾、洗滌、枯燥。分析圖中數據，菱鋅礦粉中 ZnCO3的質量分數不低于。3、H2CrO4是一種強酸, 制備鉻酸酐的流程。S(CaCrO4)= 17 g/100 g H2O。以下列圖是工業上以鉻酸鈉為原料Ml I i INCrt la 血MS Nit-JJLChO® ® ®

4、(1)反響中通入NH3與CO2存在先后順序，應先通入 氣體，理由是寫出反響的化學方程式。第步反響中酸溶時能否用鹽酸代替硫酸？ (填“可以或“不可以)，理由(3)寫出苛化烝氨的離子萬程式 為了減輕環境污染又做到原料的充分利用，生產中可循環利用的物質是4、以重晶石(主要成分為BaSO4)為主要原料制備立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工藝流程如圖:'RiRp+iWg遼 水稍制的溶液(1)焙燒時，焦炭需過量，其目的是 。焙燒過程中發生的反響之一是4CO(g) + BaSO4(s) 一BaS(s)+ 4CO2(g) 少<0，該反應的平衡常數表達式為 。以下條件可以使平衡常數增大的是A

5、 .降溫 B .加壓 C.加催化劑D.移出CO2 E.增大BaSO4的量(3) 反響器中發生反響的化學方程式為 。(4) 用工業級氧化鋅(含少量FeO和Fe2O3雜質)和硫酸制取硫酸鋅溶液時，需先后參加H2O2溶液和碳酸鋅精制，參加H2O2溶液時發生反響的離子方程式為 ,參加碳酸鋅的目的是將溶液中的Fe3+轉化為紅褐色沉淀，寫出該反響的化學方程式：5、磷酸亞鐵鋰(LiFePO 4)是一種新型汽車鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石 LiAI(SiO 3)2(含少量Ca2+> Mg2+的鹽卜炭粉等為原料生產磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如下。訓，XCL旳單、加屯I過濾I濾液【除址過柑I

6、 X；ii Jtt JL= 11Mil過泄崎胡FeKJiLi»PO|250300 C：2LiAI(SiO 3)2+ H2SO4(濃)=Li2SO4+ AI2O3 4SiO2 H2O J。溫度/C20406080溶解度(Li 2CO3)/g溶解度(Li2SO4)/g從濾渣I可得到 Al 2O3,如下列圖。請寫出生成沉淀的離子方程式 濾渣一 |溶液含AI3 +|過量! a沉淀* AI2O3濾渣n的主要成分是 填化學式。向濾液n中參加飽和Na2CO3溶液，過濾后，用“熱水洗滌的原因是4寫出在高溫下制得磷酸亞鐵鋰的化學反響方程式 放電磷酸亞鐵鋰電池總反響為FePO4+ Li -充 LiFeP

7、O4,電池中的固體電解質可傳導Li。試寫出該電池放電時的正極反響： 。假設用該電池電解足量飽和食鹽水電解池電極均為惰性電極，當電解池兩極共有 4 480 mL氣體標準狀況產生時，該電池消耗鋰的質量為。6 .鉻鐵礦的主要成分的化學式為FeOCr2O3，還含此印的 Ht礦k1"7£戰爪Natirfl. Jf ft$1:Np'Cril,UtaliX有SiO2、Al 2O3等雜質。工業上常采用固體堿熔氧化 法用鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀，流程為：NaFeO2遇水強烈水解； 重鉻酸鉀為橙紅色針狀晶體，溶于水，不溶于乙醇，有強氧化性； 2CrO2+ 2H + 一 Cr2O7+ H2O

8、1灼燒操作一般在坩堝中進行，以下物質適合用來制作此實驗坩堝材料的是。A .鐵B .氧化鋁 C.石英D.陶瓷2鉻鐵礦經粉碎處理的目的是 ; 寫出Cr2O3和純堿、氧氣反響生成 Na2CrO4的化學方程式為 ; NaFeO2水浸時強烈水解生成氫氧化鐵沉淀，離子方程式為濾液 1 的成分除Na2CrO4 、 NaOH夕卜，還含有填化學式。通過途徑1從Na2CrO4溶液獲得K262O7晶體，操作步驟有：“酸化宀加KCl固體宀蒸 發濃縮f操作af過濾f洗滌f枯燥。 “酸化步驟用醋酸調節溶液 pH<5，其目的是 ;7. 12分以電石渣主要成分為Ca(0H)2和CaC03為原料制備KCIO 3的流程如下

9、:1氯化過程控制電石渣過量，在75C左右進行。氯化時存在CI2與Ca(0H)2作用生成Ca(CIO) 2 的反響，Ca(CIO) 2 進一步轉化為 Ca(CIO 3)2，少量 Ca(CIO) 2 分解為 CaCl2 和 02。 生成Ca(CIO) 2的化學方程式為 q 提高CI2轉化為Ca(CIO3)2的轉化率的可行措施有填序號。A.適當減緩通入 CI2速率B.充分攪拌漿料C.加水使Ca(OH) 2完全溶解2氯化過程中CI2轉化為Ca(CIO3)2的總反響方程式為6Ca(OH)2+6Cl2= Ca(CIO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過濾。 濾渣的主要成分為填化學式Q 濾液中 Ca(

10、CIO3)2與 CaCI2的物質的量之比 nCa(CIO3)2 : nCaCl2 1 : 5填“ 、'“ 或 “ =。3向濾液中參加稍過量KCI固體可將Ca(CIO 3)2轉化為KCIO3,假設溶液中 KCIO 3的含量為100g?L1，從該溶液中盡可能多地析出KCIO 3固體的方法是 q70605040302022O 一匚£諂8LS判婁鋌8. 8 分KAI SO42 12H2O明磯是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉 罐主要成分為 AI，含有少量的Fe、Mg雜質制備明磯的過程如以下列圖所示。答復以下 問題：丨 At* Jk1耳呵總過HE AKjSOtf T

11、O1為盡量少引入雜質，試劑應選用 填標號。溶液2SO4溶液 C.氨水溶液2易拉罐溶解過程中主要反響的化學方程式為 3沉淀B的化學式為 ;將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是9硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦主要成分為Mg2B2OH20和F"4 ,還有少量F02O3、FeO、CaO、Al 2O3和SiO2等為原料制備硼酸H3BO3的工藝流程如下列圖：答復以下問題：1寫出MgzBzOrH2。與硫酸反響的化學方程式 。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有 寫出兩條。2利用 的磁性，可將其從“浸渣 中別離。 浸渣中還剩余的物質是 化學式。3凈化除雜需先加H2

12、。2溶液，作用是。然后在調節溶液的 pH約為5,目的4粗硼酸中的主要雜質是 填名稱。5以硼酸為原料可制得硼氫化鈉NaBH4，它是有機合成中的重要復原劑，其電子式為。6單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼， 用化學方程式表示制備過程 。10無水氯化鋁在生產、生活中應用廣泛。1氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反響的離子方程式為。2工業上用鋁土礦主要成分為Al?。3，含有F。3、SO等雜質制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:5煤，<1 0：1程舌程jocr擔化惴i WI山物質SiCl4AICI3FeCI3FeCI2沸點/C180升華300升華

13、1023I'.H11 =+1344.1kJ molH212=+1169.2kJ mol-1 步驟I中焙燒使固體水分揮發、氣孔數目增多，其作用是只要求寫出一種 步驟n中假設不通入氯氣和氧氣，那么反響生成相對原子質量比硅大的單質是 :iAl2O3(s)+3C(s)=2AI(s)+3CO(g)打2AICl3(g)=2AI(s)+3Cl2(g)由Al2O3、C和Cl?反響生成AICI3的熱化學方程式為 結合流程及相關數據分析，步驟V中參加鋁粉的目的是11 七鋁十二鈣12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發光材料，用白云石主要含CaC°3 和MgC。3)和廢鋁片制備七鋁十二鈣的工藝

14、如下：1煅粉主要含MgO和，用適量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，大于MgQH) 2的原因是,;假設濾液I中僅通入 C02,12為了保護環境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業制硫酸的硫鐵礦 燒渣鐵主要以FezO3存在轉變成重要的工業原料FeSO4反響條件略WHaSO.I祜優班鐵礦ItFeCOj111 |MPH 1過色1S學式分別為假設溶液I中c(Mg +)小于5 10 6 mo卜L 1，那么溶液PH K =510 12spi);該工藝中不能用(NH 4)2SO4代替NH4NO3,2濾液I中的陰離子有 忽略雜質成分的影響會生成，從而導致CaCO3產率降低。3用Na

15、OH溶液可除去廢Al片外表的氧化膜，反響的離子方程式為_4電解制備Al(OH) 3時，電極分別為 Al片和石墨，電解總反響方程式為5一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl 4-和Al 2Cl7-兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反響，放電時負極Al的電極反響式為活化硫鐵礦復原Fe2+的主要反響為：Fe3+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSQ+8H2SO4，不考慮其他反響，請答復以下問題：O填字母編號。1第I步H2SO4與Fe2O3反響的離子方程式是2+2檢驗第n步中Fe是否完全復原，應選擇4溶液 B. K 2Fe(CN) 4溶液溶液4FeSO4 可轉化為 FeC03

16、,5 25C, 101kPa 時：3第川步加FeCO3調溶液pH到左右，然后再第VI步通入空氣使溶液 pH降到，此時Fe 不沉淀，濾液中鋁、硅雜質除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 FeCO3在空氣中加熱反響可制得鐵系氧化物材料。4Fe(S)+3O2(g)=2Fe2O3(S)H =-1648kJ/molC(S)+O2 (g)=CO2 (g)H =-393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3Q(g)=2FeCQ(s)h “sokJ/molFeC03在空氣中加熱反響生成6參加燒渣中的鐵全部視為Fe2O3的熱化學方程式是c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為 性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第

17、川步應參加FezO3,其含量為50%。將a kg質量分數為b%的硫酸參加到96%，其他雜質浸出消耗掉餓硫酸以及調pH后溶液呈微酸FeCO3 kg。(3) 燒杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣(其他合理答案均可)(4)6.4(或6.36)2答案：(1)增大反響物接觸面積或增大反響速率(或使反響更充分)(2) 2Fe(OH) 2+ CIO+ 也 H 2O=L2 Fe(OH) 3+ 町 C FeO(OH)(6)蒸發濃縮3 答案：(1)NH3(5)bd冷卻結晶(7)125m2/81m1氨氣在水中的溶解度遠大于二氧化碳，先通入氨氣產物的量較多2NH3+ 2C

18、O2+ Na2CrO4+ 2H2O=2NaHCO 3 J + (NH4)2CrO4(2)不可以酸溶時要形成硫酸鈣沉淀析出，而氯化鈣不沉淀+ 2NH3f + H2O (4)NH 3 4答案：(1)焦炭燃燒放熱，提供反響所需的溫度；提高重晶石的利用率c4 CO 2(2)K = 4A(3)BaS+ ZnSO4=BaSO4 J+ ZnS Jc CO(4) 2Fe2+ + H2O2 + 2H +=2Fe3+ + 2出0 Fe2(SO4)3+ 3ZnCO3+ 3H2O=3ZnSO4+ 2Fe(OH)3J + 3CO2 f5 答案：(1)Al3 + 3NH3 H2O=Al(OH) 3 J + 3NH4(其他

19、合理答案也可+(3)2NH 4 + CaO=Ca)(2)Mg(OH) 2、CaCO3(3)Li 2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少高溫2FePO4 + Li 2CO3 + 2C=2LiFePO4 + 3CO f1.4 g6. (1)A(2)增大反響物的外表積，加快反響速率+ 4CO2Li2CO3的損失 FePO4 + Li + + e 一 =LiFePO高溫2Cr2O3 + 3O2+ 4Na2CO34Na2CrO4F4)使 2CrOf + 2H +Cr2O7冷卻結晶=Fe(OH) 3 J + OH 一 (3)NaAlO 2、Na2SiO37. 12 分1 2Cl2+ 2Ca(OH)2=Ca(ClO) 2+ CaCl2+ 2H2O; AB2【 CaCO3、Ca(OH)2 v；3蒸發濃縮、冷卻結晶9. 14 分Cr2O2 + H2O的平衡向正反響方向