高考化学化学工艺流程 综合大题精编30题答案+解析Word格式文档下载.docx
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L-1
(90℃,石墨催化)
1.5h
0.090
0.35
2.5h
0.14
0.38
5h
由表中数据可得,[Co(NH3)6]2+氧化的最佳条件为________________________________。
(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Ⅰ,写出该反应的离子方程式:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)“反萃取”的原理为NiR有机+2H+Ni2++2HR有机,需加入的试剂X为________,分离有机相和水相的操作为________。
(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++COCdCO3↓+4NH3↑。
已知:
常温下,该反应平衡常数K=2.75×
105,[Cd(NH3)4]2+Cd2++4NH3的平衡常数K不稳=2.75×
10-7,列式计算Ksp(CdCO3):
____________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案
(1)NiO+5NH3+NH4HCO3===[Ni(NH3)6]CO3+H2O
(2)90℃,石墨催化,反应时间为2.5h
(3)2Co(OH)3+6H++2Cl-===2Co2++Cl2↑+6H2O
(4)硫酸溶液(或H2SO4溶液) 分液
(5)[Cd(NH3)4]CO3
(6)Ksp(CdCO3)=c(CO)·
c(Cd2+)
====1.0×
10-12
解析
(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0.38g·
L-1,“90℃,石墨催化,反应时间为2.5h”和“90℃,石墨催化,反应时间为5h”两个条件下均可将溶液中的[Co(NH3)6]2+全部氧化为[Co(NH3)6]3+,但同等条件下,反应时间越短越好,故最佳条件为90℃,石墨催化,反应时间为2.5h。
(3)Co(OH)3为强氧化剂,由工艺流程可知经反应Ⅰ得到CoCl2溶液,因此Co(OH)3被浓盐酸还原为CoCl2,而浓盐酸被氧化为Cl2,故反应的离子方程式为2Co(OH)3+6H++2Cl-===2Co2++Cl2↑+6H2O。
(4)为促进Ni向水相转移,平衡需正向移动,结合流程中的产物为NiSO4·
6H2O,故应加入H2SO4溶液。
分离有机相和水相的操作为分液。
(5)由流程分析可得,水相①的主要溶质为[Cd(NH3)4]CO3。
10-12。
2.锶(Sr)为第五周期IIA族元素,其化合物六水氯化锶(SrCl2·
6H2O)是实验室重要的分析试剂,工业上常以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备,生产流程如下:
(1)工业上天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是_______________________________。
(2)工业上天青石隔绝空气高温焙烧,若0.5molSrSO4中只有S被还原,转移了4mol电子。
写出该反应的化学方程式:
_____________________________________________。
(3)加入硫酸的目的是____________________________。
为了提高原料的利用率,滤液中Sr2+的浓度应不高于_________mol/L[注:
此时滤液中Ba2+浓度为1×
10−5mol/L,Ksp(BaSO4)=1.1×
10−10,Ksp(SrSO4)=3.3×
10−7]。
(4)产品纯度检测:
称取1.000g产品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO31.100×
10−2mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl−外,不含其它与Ag+反应的离子),待Cl−完全沉淀后,用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000mol/L的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。
②若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00mL,则产品中SrCl2·
6H2O的质量百分含量为______________(保留4位有效数字)。
(5)工业上常用电解熔融SrCl2制锶单质。
由SrCl2·
6H2O制取无水氯化锶的方法是____________。
【答案】
(1)增加反应物的接触面积,提高化学反应速率
(2)SrSO4+4CSrS+4CO↑
(3)除去溶液中Ba2+杂质0.03
(4)①加1滴NH4SCN溶液溶液由无色变为红色,且30s内不褪色②93.45%
(5)加热SrCl2·
6H2O失去结晶水至恒重(或灼烧等)
【解析】
(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是为了增加反应物的接触面积,提高化学反应速率,从而提高原料的转化率。
(2)在焙烧的过程中若只有0.5molSrSO4中只有S被还原,转移了4mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,由于在反应前元素的化合价为+6价,所以反应后元素的化合价为−2价,因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为:
SrSO4+4CSrS+4CO↑。
(3)在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质;
由于在Ba2+浓度为1×
10−5mol/L,BaSO4的溶度积常数为1.1×
10−10,所以c()=mol/L=1.1×
10−5mol/L,而SrSO4的溶度积常数为3.3×
10−7,所以c(Sr2+)=mol/L=3.0×
10−2=0.03mol/L。
(4)①若NH4SCN不再与Ag+结合形成AgSCN白色沉淀,溶液中就会含有过量的SCN−,会与Fe3+产生络合物,溶液变为红色,因此滴定达到终点时溶液由无色变为血红色,且30s不褪色;
②n(NH4SCN)=0.2000mol/L×
0.02L=4.0×
10−3mol,Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为:
n(Ag+)=4.0×
10−3mol,则与Cl−反应的Ag+的物质的量为:
n(Ag+)=1.100×
10−2mol−4.0×
10−3mol=7.0×
10−3mol,1.000g产品中SrCl2·
6H2O的物质的量为:
n(SrCl2·
6H2O)=×
n(Ag+)=3.5×
6H2O的质量为:
m(SrCl2·
6H2O)=3.5×
10−3mol×
267g/mol=0.9345g,所以产品纯度为:
×
100%=93.45%。
(5)氯化锶属于强酸强碱盐,不能水解,由SrCl2·
6H2O制取无水氯化锶,直接加热SrCl2·
6H2O失去结晶水至恒重。
3.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LiNi1-x-yCoxMnyO2)的工艺流程如图所示:
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_______。
(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1.0mol·
L-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+)≤1.0×
10-5mol·
L-1,Ksp[Co(OH)2]=4.0×
10-15,1g2=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:
_______。
【答案】放电有利于Li+向正极移动并进入正极材料粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑漏斗、烧杯、玻璃棒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2~3次2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑75℃,30min9.3(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O
(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,
故答案为:
放电有利于Li+向正极移动并进入正极材料;
(2)提高浸出率的方法有粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等,
粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等;
(3)“碱浸”过程中,铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑,
2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(4)过滤需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2~3次;
漏斗、烧杯、玻璃棒;
(5)LiCoO2中Li元素为+1价,O元素为-2价,故Co元素化合价为+3价,LiCoO2为难溶物,H2SO4为电解质,H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素,反应的离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑,
2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑;
(6)由