1、题型八 工艺流程题,-2-,高考命题规律,-3-,高考真题体验,典题演练提能,废弃物中提取物质工艺流程 1.(2019全国,27)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:,-4-,高考真题体验,典题演练提能,回答下列问题: (1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。 (2)步骤需要加热的目的是 ,温度保持8095 ,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。 (3)步骤中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要
2、保持pH小于0.5。,-5-,高考真题体验,典题演练提能,(4)步骤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。,答案:(1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C (3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 抑制Fe3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)212H2O,-6-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)油污在碱性溶液中发生水解反应生成可溶于水的物质,因此可使用碱煮水洗的方法去除废铁屑表面的油污。 (2
3、)加热可以增大溶解速率;温度低于100 ,因此可用水浴加热;硫化氢可与碱反应,因此可用碱溶液来吸收,为了防止倒吸,应选用的装置为C。 (3)为了将Fe2+全部转化为Fe3+,应选用足量的H2O2;生成的Fe3+能发生水解反应,H2O2与Fe2+反应消耗H+,为了抑制Fe3+发生水解反应,应保持溶液的pH小于0.5。 (4)由溶液得到晶体的操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。 (5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol,则失去水的物质的量为1.5 mol,质量为27 g,由此可知,硫酸铁铵晶体的相对分子质量为,-7-,高考真题体验,典题演练提能,2.(2019江苏,19)实验室以工业废渣(主
4、要含CaSO42H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:,-8-,高考真题体验,典题演练提能,(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 ;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。,-9-,高考真题体验,典题演练提能,(3)废渣浸取在下图所示的装置中进行。控制反应温度在6070 ,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是 ;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有 。 (4)滤渣水洗后,经多步处
5、理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案: 已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2。,-10-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)1.6104 (3)温度过高,(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率 (4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于58.5时,过滤,-11-,高考真题体验,典题演练提能,(3)温度超过70 时,(NH4)2CO3发
6、生分解, 浓度降低,导致CaSO4转化率下降;在其他条件不变时,加快搅拌速率、增大反应物接触面积等,均可大大加快反应速率,提高CaSO4的转化率。,-12-,高考真题体验,典题演练提能,(4)根据题给条件,设计实验流程为,-13-,高考真题体验,典题演练提能,3.(2016全国,28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:,以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:,-14-,高考真题体验,典题演练提能,-15-,高考真题体验,典题演练提能,(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为: (RO
7、H为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈 性(填“酸”“碱”或“中”)。 (5)“流出液”中阳离子最多的是 。 (6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式 。,-16-,高考真题体验,典题演练提能,-17-,高考真题体验,典题演练提能,-18-,高考真题体验,典题演练提能,1.(2019湘赣十四校第一次联考)银铜合金广泛应用于航空工业,从银铜合金的切割废料中回收银并制备铜产品的工艺如下: 已知:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 。 (1)电解精炼银时,粗银作 极,另一电极上的电极反应式为 。 (2)加快渣
8、料(含少量银)溶于稀硫酸的措施有 、 (写出两种)。,-19-,高考真题体验,典题演练提能,(3)滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,滤渣A与稀硝酸反应的离子方程式为 。 (4)煮沸CuSO4混合溶液的过程中,得到固体B,则固体B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。 (5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素,浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除CuSO4和FeS2外,还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O,下列对该反应的分析正确的是 (填字母代号)。 A.氧化剂为CuSO4和FeS2 B.
9、反应后溶液的pH降低 C.被氧化的FeS2占总量的30% D.每转移2 mol电子消耗3 mol CuSO4,-20-,高考真题体验,典题演练提能,解析:由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,煮沸后过滤得到的固体B为氢氧化铝、氧化铜,煅烧中二者反应得到CuAlO2。,-21-,高考真题体验,典题演练提能,-22-,高考真题体验,典题演练提能,-23-,高考真题体验,典题演练提能,2.(2019山东德州二模)金属Co、Ni性质相似,在电子
10、工业以及金属材料方面应用广泛。现以含钴、镍、铝的废渣(所含主要成分为CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3)提取钴、镍的工艺如下:,-24-,高考真题体验,典题演练提能,(1)酸浸时SO2的作用是 。 (2)除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子反应方程式是 。 (3)从有机层提取出的Ni2+可用于制备氢镍电池,该电池工作原理为:NiOOH+MH Ni(OH)2+M,电池放电时正极反应式为 。,-25-,高考真题体验,典题演练提能,(4)用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得使H2O2分解的高效催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2价)。如图是用两种不同方法制
11、得的CoxNi(1-x)Fe2O4在10 时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化的曲线:,H2O2的电子式为 ; 由图中信息可知: 法制取的催化剂活性更高; Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是 。 (5)已知煅烧CoCO3时,温度不同,产物不同。在400 条件下充分煅烧CoCO3,得到固体氧化物2.41 g,CO2的体积为0.672 L(标准状况下),则此时所得固体氧化物的化学式为 。,-26-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)废渣中含有CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3等,酸浸时固体溶解,可得到含Co2+、Co3+、Al3+、Ni2+的溶液,通入SO2
12、的作用是将Co3+还原为Co2+。,-27-,高考真题体验,典题演练提能,由图中信息可知,微波水热法制得的催化剂使H2O2分解的初始反应速率相对较大,故微波水热法制取的催化剂活性更高。 由图像可以看出,x值越大,H2O2分解反应初始速率越大,说明Co2+的催化效果比Ni2+好。 (5)反应生成的CO2为0.03 mol,根据C原子守恒,n(Co)=n(CoCO3)=n(CO2)=0.03 mol,2.41 g氧化物中含氧,-28-,高考真题体验,典题演练提能,3.(2019河南洛阳第四次模拟)精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种
13、金属元素的工艺流程如下:,-29-,高考真题体验,典题演练提能,已知:.分金液中含金离子主要为AuCl4-;分金渣的主要成分为AgCl; .分银液中含银离子主要成分为Ag(SO3)23-,且存在如下平 .“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。,(1)由表中数据可知,Ni的金属性比Cu 。分铜渣中银元素的存在形式为(用化学用语表示) 。“分铜”时,如果温度过高,会有明显的放出气体现象,原因是 。 (2)“分金”时,单质金发生反应的离子方程式为 。,-30-,高考真题体验,典题演练提能,(3)Na2SO3溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示: “沉银”时,需加入硫酸调节溶液的pH=4,分析
14、能够析出AgCl的原因为 。 调节溶液的pH不能过低,理由为 (用离子方程式表示)。 (4)已知Ksp(Ag2SO4)=1.410-5,沉银时为了保证不析出Ag2SO4,应控制溶液中 浓度(假定溶液中Ag+浓度为0.1 molL-1) 。,-31-,高考真题体验,典题演练提能,(5)工业上,用镍为阳极,电解0.1 molL-1 NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液,可得高纯度的球形超细镍粉。当其他条件一定时,NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示: 为获得髙纯度的球形超细镍粉,NH4Cl溶液的浓度最好控制为 gL-1,当NH4Cl溶液的浓度大于15 gL-1时,阴极
15、有无色无味气体生成,导致阴极电流效率降低,该气体为 。,-32-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)由表中数据可知,镍的浸出率比铜高,说明镍更容易被氧化,故金属性Ni比Cu强。根据流程图分析,“分铜”时加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl进入分铜渣,分铜渣中银元素的存在形式为Ag、AgCl。“分铜”时,如果温度过高,H2O2发生分解,会有明显的气体放出现象。,-33-,高考真题体验,典题演练提能,-34-,高考真题体验,典题演练提能,-35-,高考真题体验,典题演练提能,4.(2019四川攀枝花三模)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法
16、回收WC和制备Co2O3的工艺流程如下:,已知:在上述流程中,各种金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,-36-,高考真题体验,典题演练提能,回答下列问题: (1)以废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,盐酸为电解质溶液。电解时阳极的电极反应有:Co-2e- = Co2+和 。 (2)通入氨气的目的是调节溶液的pH,除去铁元素。由表中的数据可知,理论上可选择的pH范围是 。 (3)生成CoCO3的离子方程式是 。 (4)实验测得NH4HCO3溶液显碱性。制备CoCO3时,不能将滤液加入NH4HCO3溶液中,原因是 。 (5)已知:Ksp(CoCO3)=1.610-13,Ksp(CoC2O4)=6.
17、310-8。若仅从沉淀转化角度考虑,在0.01 molL-1 Na2C2O4溶液中加入CoCO3固体能否转化为CoC2O4沉淀?通过计算说明: 。 (6)洗涤CoCO3不充分对最终产品纯度并无影响,但在焙烧时会造成环境污染,主要原因是 。 (7)CoCO3生成Co2O3的化学方程式是 。,-37-,高考真题体验,典题演练提能,-38-,高考真题体验,典题演练提能,解析:由题给工艺流程知,以盐酸为电解质溶液,以废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,进行电解,电解过程中WC进入阳极泥中,溶液中含有Fe2+和Co2+,加入双氧水,Fe2+被氧化为Fe3+,通入氨气,调节pH在3.2到6.5之间,将Fe3+转
18、化为Fe(OH)3沉淀过滤除去,滤液中含有Co2+,加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钴,焙烧生成Co2O3。 (1)电解时废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,盐酸作电解质溶液,依据阳极金属放电规律可知,除了Co失电子以外还有Fe也会失电子,其电极反应式为Fe-2e- = Fe2+; (2)通入氨气的目的是调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。由表中的数据可知,理论上可选择的pH范围是3.2pH6.5;,-39-,高考真题体验,典题演练提能,(4)根据题意可知,NH4HCO3溶液显碱性,则若将滤液加入NH4HCO3溶液中会生成Co(OH)2杂质;,-40-,高考真题体验,典题演练提能,5.(2
19、019黑龙江大庆一中模拟)钴元素由于其良好的物理化学性质,被广泛应用于生产、生活中。以含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li等)为原料制取粗CoCl26H2O的流程如下图所示:,-41-,高考真题体验,典题演练提能,请回答下列问题: (1)步骤中主要反应的化学方程式为 。 (2)已知Co2O3具有强氧化性,若步骤中浸出剂为盐酸,造成的后果是 。 (3)步骤中的目的是除去Al3+,写出该步反应的离子方程式 。 (4)若在实验室煅烧CoCO3,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有 、 (填仪器名称)。 (5)操作是在HCl氛围中进行的,其步骤是 、 、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以
20、用工业酒精代替水,其优点是 。,-42-,高考真题体验,典题演练提能,(6)某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液,下列可作为指示剂的是 (填选项,忽略亚钴离子的颜色干扰)。 A.KCl B.KSCN C.K2CrO4 D.K2S 已知几种物质在20 时的颜色及Ksp如下表:,-43-,高考真题体验,典题演练提能,(4)坩埚 泥三角 (5)蒸发浓缩 冷却结晶 减少晶体的溶解损失 (6)C,-44-,高考真题体验,典题演练提能,解析:含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li)加入碱液,Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气,锂能够与水反应而溶解,过滤得到钴渣和含铝溶液;钴渣中加入
21、浸出剂得到含有Co2+及微量Li+、Al3+的溶液,向该溶液中加入20%碳酸钠溶液调节溶液的pH为4.55,然后加入NaF,过滤得到铝锂渣和滤液;滤液中加入30%碳酸钠溶液调节溶液的pH为88.5,得到CoCO3沉淀,煅烧碳酸钴得到CoO;CoO与盐酸反应生成CoCl2,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得CoCl26H2O结晶水合物。 (2)Co2O3具有强氧化性,若步骤中浸出剂为盐酸,盐酸中的氯元素可被氧化生成氯气,污染环境。,-45-,高考真题体验,典题演练提能,(4)实验室煅烧CoCO3需要在坩埚中进行,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有坩埚、泥三角。 (5)CoCl2水解
22、生成的氯化氢容易挥发,因此,操作需要在HCl氛围中进行。从CoCl2溶液中获得CoCl26H2O晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。洗涤时用工业酒精代替水可以减少晶体的溶解损失,且酒精更加容易挥发,便于晶体干燥。 (6)用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液,根据几种物质在20 时的颜色及Ksp,滴定过程中需要有明显的现象,应该用K2CrO4为指示剂。,-46-,高考真题体验,典题演练提能,6.(2019北京昌平二模)新能源汽车的核心部件是锂离子电池,常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)作电极材料。对LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)回收并获得高纯Li2CO3的工业
23、流程图如下:,-47-,高考真题体验,典题演练提能,资料:碳酸锂在水中的溶解度: (1)过程研磨粉碎的目的是 。 (2)过程加入足量NaOH溶液的作用是 。 (3)过程采用不同氧化剂分别进行实验,均采用Li含量为3.7%的原料,控制pH为3.5,浸取1.5 h后,实验结果如下表所示:,-48-,高考真题体验,典题演练提能,实验2中,NaClO3与盐酸反应生成黄绿色气体,大大增加了酸和氧化剂的用量,该反应的离子方程式为 。 结合实验结果和中的现象,最终选择H2O2作为氧化剂,原因是 。 过程得到的浸出液循环两次的目的是 。 磷酸铁晶体的原因 。 (5)对比过程和,说明过程不用饱和Na2CO3溶液
24、的原因 。 (6)简述过程的操作 。,-49-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)增大反应物接触面积,增大反应速率 (2)溶解Al,使其进入滤液1 Li+的浸出率较高,且较环保(或节约酸和氧化剂的用量) 提高浸出液中Li+浓度(或提高氧化剂和酸的利用率,节约后续过程中纯碱的用量) (6)用热水洗涤、干燥,-50-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)过程研磨粉碎的目的是增大固体反应物接触面积,增大反应速率。 (2)单质铝可溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠,过程加入足量NaOH溶液的作用是溶解Al,使其进入滤液1分离除去。 实验2生成氯气污染空气,增加了酸和氧化剂的用量,实验1与实验3相比
25、较,Li+的浸出率较高,故最终选择H2O2作为氧化剂。 过程得到的浸出液循环两次的目的是提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li+浓度。,-51-,高考真题体验,典题演练提能,(6)由碳酸锂溶解度与温度的关系可知,温度越高,碳酸锂溶解度越小,故过程的操作是用热水洗涤,干燥。,-52-,高考真题体验,典题演练提能,7.(2019安徽淮北宿州二模)钴酸锂(LiCoO2)是锂离子电池的一种重要正极材料。可利用湿法冶金工艺处理精选后的锂离子电池正极材料(LiCoO2、乙炔黑)重新制备高纯度LiCoO2,其流程如下(已知:LiCoO2难溶于水;Li2CO3微溶于水、难溶于醇;CoCO3难溶于水和醇)。,
26、-53-,高考真题体验,典题演练提能,(l)H2O2的作用是 。 (2)“浸取”时若加入盐酸,Cl-被LiCoO2氧化产生Cl2。该反应的离子方程式是 。 (3)向含Co2+、Li+的溶液中加入乙醇的作用是 ,滤渣b的主要成分是 (填化学式)。 (4)在空气中“煅烧”时,发生反应的总化学方程式为 。,-54-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)“浸取”时加入H2SO4、H2O2,滤液中产生了Co2+,钴元素化合价由+3价变成了+2价,H2O2的作用是用来还原LiCoO2。 (2)“浸取”时若加入盐酸,Cl-会被LiCoO2氧化产生Cl2,造成环境污染,该反应的离子方程式为2Cl-+2Li
27、CoO2+8H+ = Cl2+2Co2+2Li+4H2O;由于LiCoO2难溶于水,在离子方程式中不拆。,-55-,高考真题体验,典题演练提能,(3)因Li2CO3和CoCO3都难溶于醇,向含Co2+、Li+溶液中加入乙醇的作用是降低Li2CO3、CoCO3的溶解度,使其尽可能析出。滤渣b的主要成分是Li2CO3和CoCO3。,-56-,高考真题体验,典题演练提能,8.(2019广东深圳二模)重铬酸钾常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、 等)制备K2Cr2O7的流程如下图所示。,-57-,高考真题体验,典题演练提能,回答下列问题: (1)滤渣的主要成分
28、为 (填化学式)。 (2)写出“氧化”步骤中反应的化学方程式 。 (3)“加热”操作的目的是 。,-58-,高考真题体验,典题演练提能,-59-,高考真题体验,典题演练提能,(6)在K2Cr2O7存在下,可利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理,其工作原理如下图所示。 负极的电极反应式为 ; 一段时间后,中间室中NaCl溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。,-60-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)Fe(OH)3 (2)2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH = 2K2CrO4+8H2O (3)分解除去剩余的H2O2 (4)210-8 molL-1 (5)88.20%
29、(6)C6H5OH+11H2O-28e- = 6CO2+28H+ 减小 解析:含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、 等)加入KOH溶液调pH=78,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,过滤后得滤渣为Cr(OH)3和Fe(OH)3;向滤渣加入过量H2O2溶液和KOH溶液,Cr(OH)3在碱性条件下被氧化为K2CrO4进入溶液,经过滤,滤渣的主要成分为Fe(OH)3;滤液经加热除去剩余的H2O2,冷却后酸化至pH=1,结晶析出K2Cr2O7晶体。,-61-,高考真题体验,典题演练提能,-62-,高考真题体验,典题演练提能,负极产生的H+通过阳离子交换膜进入中间室,正极产生的OH-通过阴离
30、子交换膜也进入中间室,H+和OH-反应生成水,溶液体积增大,NaCl溶液的浓度将减小。,-63-,高考真题体验,典题演练提能,9.(2019河北衡水中学二模)镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(铝电极表面涂有LiNi(1-x-y)CoxMnyO2)的工艺流程如图所示:,-64-,高考真题体验,典题演练提能,回答下列问题: (1)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。 (2)能够提高“碱浸”效率的方法有 (至少写两种)。 (3)“碱浸”过程中,铝溶解的离子方程式为 。 (4)实验室模拟“碱浸”后过滤的操作,需用
31、到的玻璃仪器有 ;过滤后需洗涤,简述洗涤的操作过程: 。 (5)LiCoO2参与“还原”反应的离子方程式为 。,-65-,高考真题体验,典题演练提能,(6)溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示: 则浸出过程的最佳条件是 。 (7)已知溶液中Co2+的浓度为1.0 molL-1,缓慢通入氨气,使其产生Co(OH)2沉淀,则Co2+沉淀完全时溶液的最小pH为 (已知:离子沉淀完全时c(Co2+)1.010-5 molL-1,KspCo(OH)2=4.010-15,lg2=0.3,溶液体积变化忽略不计)。 (8)写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式: 。,-66-,高考真题体验,典题演练提
32、能,-67-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)放电时,负极上生成锂离子,锂离子向正极移动并进入正极材料中,所以“放电处理”有利于锂在正极的回收; (2)提高浸出率的方法有粉碎原料、适当增大NaOH溶液的浓度、适当升高温度等; (4)过滤需要用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒;洗涤沉淀在过滤器中进行,其操作为:沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀,待水滤出后重复操作23次;,-68-,高考真题体验,典题演练提能,-69-,高考真题体验,典题演练提能,10.(2019河南顶级名校第四次联考)一种利用化肥生产中的废催化剂(含CoO、Co、Al2O3及少量FeO)制取明矾和CoSO4粗产品的工艺流
33、程如下:,-70-,高考真题体验,典题演练提能,已知:()相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示: ()Al(OH)3在碱性条件下开始溶解时的pH为7.8,完全溶解时的pH为11。 回答下列问题: (1)写出H2O2的电子式: 。 (2)下列措施一定能提高步骤中Al3+和Co2+的浸取率的是 (填标号)。 a.将废催化剂研磨为细颗粒 b.步骤中的硫酸采用98%的浓硫酸 c.适当提高浸取时的温度,-71-,高考真题体验,典题演练提能,(3)步骤中,写出“氧化”过程中Fe2+被氧化的离子方程式: ,若“氧化”后再“调节pH=3”,造成的后果是 。 (4)步骤中加K2CO3应控制的pH范围
34、为 。 (5)测定CoSO4粗产品中钴的质量分数的步骤如下:准确称取a g产品,先经预处理,然后加入过量的冰乙酸,在加热煮沸条件下,缓慢滴加KNO2溶液直至过量,生成不溶于乙酸的K3Co(NO2)6,再经过滤、洗涤及干燥,称量沉淀的质量为b g。 KNO2溶液氧化并沉淀Co2+的离子方程式为 (已知KNO2被还原为NO)。 粗产品中钴元素的质量分数为 (MrK3Co(NO2)6=452,列出计算式)。,-72-,高考真题体验,典题演练提能,-73-,高考真题体验,典题演练提能,解析:废催化剂(含CoO、Co、Al2O3及少量FeO)加入硫酸酸浸后得到的浸取液中主要含有Co2+、Al3+、Fe2
35、+、H+和 等离子,调节溶液pH=3,再加入H2O2,Fe2+被氧化为Fe3+并产生Fe(OH)3沉淀。过滤后,滤液中加入K2CO3调节pH,生成Co(OH)2沉淀和KAlO2溶液,经过滤分离,Co(OH)2沉淀加硫酸溶解经后续处理得到粗产品CoSO4,滤液加硫酸酸化得到硫酸铝钾溶液,经结晶得到明矾。 (1)H2O2为共价化合物,两个氧原子共用一对电子,电子式 (2)将废催化剂研磨为细颗粒,可增大固体反应物的接触面积,能提高浸取率,故a正确;该反应为H+参加的离子反应,98%的浓硫酸中的氢离子浓度极小,不利于酸浸,故b错误;升高温度可以增大化学反应速率,适当提高浸取时的温度,能提高浸取率,故c
36、正确。,-74-,高考真题体验,典题演练提能,-75-,高考真题体验,典题演练提能,11.(2019四川成都七中模拟)NiCO3常用于催化剂、电镀、陶瓷等工业。现用某含镍电镀废渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)制取NiCO3的过程如图所示: (1)流程中的试剂X(某钠盐)的化学式是 。 (2)“氧化”时需保持滤液在40 左右,用6%的H2O2溶液氧化。控制温度不超过40 的原因是 (用化学方程式表示)。,-76-,高考真题体验,典题演练提能,(3)Fe2+也可以用NaClO3氧化,生成的Fe3+在较小pH条件下水解,最终形成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀而被除去,如图是pH
37、-温度关系图,图中阴影部分为黄钠铁矾稳定存在的区域,下列说法不正确的是 (填字母)。,a.黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁为+2价 b.pH过低或过高均不利于生成黄钠铁矾,其原因相同 c.氯酸钠在氧化Fe2+时,1 mol NaClO3得到的电子数为6NA d.工业生产中温度常保持在8595 ,加入Na2SO4后生成黄钠铁矾,此时溶液的pH约为1.21.8。,-77-,高考真题体验,典题演练提能,(4)加入Na2CO3溶液时,确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是 。 (5)某小组利用NiCO3制取镍氢电池的正极材料碱式氧化镍(NiOOH),过程如图: 已知25 时,KspNi(
38、OH)2=210-15,当调节pH9时,溶液中残留的c(Ni2+) molL-1。 写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式 。 镍氢电池电解液为30%的KOH溶液,负极为MH(即吸氢材料M吸附氢原子)。充电时也可实现Ni(OH)2转化为NiOOH。请写出放电时该电池的总反应式 。,-78-,高考真题体验,典题演练提能,解析:根据流程图,该含镍电镀废渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)用过量的酸溶解,其中的金属转化为金属阳离子,再加入适量X试剂,将铜离子和锌离子转化为硫化物沉淀除去,滤液中含有镍、铁、铬等金属离子。根据(2)可知,保持滤液在40 左右,用6%的H2O2溶液氧化F
39、e2+,再在95 加入NaOH调节pH,除去Fe(OH)3和Cr(OH)3,在过滤后的滤液中加入碳酸钠得到NiCO3。,-79-,高考真题体验,典题演练提能,(1)根据流程图,加入试剂X后生成了硫化铜和硫化锌沉淀,因此试剂X(某钠盐)为Na2S; (2)由于过氧化氢受热容易分解,因此“氧化”时需保持滤液温度不超过40 ; (3)黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12中钠为+1价,硫酸根为-2价,氢氧根为-1价,根据各元素正负化合价代数和为0可知铁为+3价,故a错误。pH过低,Na2Fe6(SO4)4(OH)12能够被酸溶解;pH过高,铁离子容易水解生成氢氧化铁或FeOOH沉淀,均不利于生
40、成黄钠铁矾,原因不相同,故b错误。用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为 ,1 mol NaClO3得到的电子数为6NA,故c正确;由图像可知,8595 条件下生成黄钠铁矾的合适pH约为1.21.8,故d正确。,-80-,高考真题体验,典题演练提能,(4)确认Ni2+已经完全沉淀的具体操作步骤为:静置,在上层清液中继续滴加12滴Na2CO3溶液,无沉淀生成。,镍氢电池电解液为30%的KOH溶液,负极为MH(即吸氢材料M吸附氢原子)。充电时也可实现Ni(OH)2转化为NiOOH,则放电时NiOOH在正极发生还原反应生成Ni(OH)2,电池的总反应为MH与NiOOH反应生成Ni(OH)2和
41、M,反应方程式为NiOOH+MH = M+Ni(OH)2。,-81-,高考真题体验,典题演练提能,物质制备工艺流程 1.(2019全国,26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:,-82-,高考真题体验,典题演练提能,回答下列问题: (1)在95 “溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是 。 (3)根据H3BO3的解离反
42、应: ,Ka=5.8110-10,可判断H3BO3是 酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是 。 (4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为 ,母液经加热后可返回 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 。,-83-,高考真题体验,典题演练提能,(2)由流程图可知,B元素最终以H3BO3的形式存在,Mg元素经沉镁后以Mg(OH)2MgCO3的形式存在,可分析出Fe、Al在沉镁后不会存在于母液中,因此滤渣1的主要成分为矿石中含有的SiO2、Fe2O3、Al2O3。可用KSCN溶液检验Fe3+的存在。,-84-,高考真题体验,典题演练提能,-85-,高考
43、真题体验,典题演练提能,2.(2019全国,26)立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白),是一种常用的白色颜料。回答下列问题: (1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为 (填标号)。 A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色 (2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:,-86-,高考真题体验,典题演练提能,在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 。 回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为 。 在潮湿空气中长期放置的“还原
44、料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。 沉淀器中反应的离子方程式为 。,-87-,高考真题体验,典题演练提能,(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 molL-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过,-88-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)常见的金属元素在焰色反应中呈现的焰色分别为:钠黄色、钾紫色(透过蓝色钴玻璃观察)、钙砖红色、锶洋红色、铜绿色、钡黄绿色。 (2)由于焦炭过量,故C被氧化
45、为CO,反应的化学方程式为 根据信息结合框图可知,还原料的主要成分为BaS,表面BaS与空 气中的H2O和CO2反应生成有臭鸡蛋气味的H2S和难溶于水的BaCO3。,-89-,高考真题体验,典题演练提能,-90-,高考真题体验,典题演练提能,3.(2019全国,26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:,-91-,高考真题体验,典题演练提能,相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,(1)“滤渣1”含有S和 ;写出“溶浸”中二氧化
46、锰与硫化锰反应的化学方程式 。 (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是 。 (3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为 6.0之间。 (4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是 。,-92-,高考真题体验,典题演练提能,(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是 。 (6)写出“沉锰”的离子方程式 。 (7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y= 时,z= 。,-93-,高考真题体验,典题演练提能,
47、-94-,高考真题体验,典题演练提能,解析:本题为工艺流程题,综合考查了陌生化学方程式和离子方程式的书写、调节pH除杂、沉淀溶解平衡及化合价的简单计算等知识,综合性较强,难度中等。 (1)加硫酸“溶浸”过程中,MnO2将MnS中的S2-氧化为单质硫:MnO2+MnS+2H2SO4 = 2MnSO4+S+2H2O。天然锰矿中含有的二氧化硅(或硅酸盐)不溶于稀硫酸,所以滤渣1为S和二氧化硅(或不溶性硅酸盐)。,-95-,高考真题体验,典题演练提能,-96-,高考真题体验,典题演练提能,4.(2018全国,27节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式 。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: pH=4.1时,中为 溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体,并再次充入SO2的目的是 。,-97-,高考真题体验,典题演练提能,(3)N
