课时提升作业三十七选修2 第三章Word下载.docx
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（2）氮化硅（Si3N4）是一种高温结构材料,粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。
粉末状的Si3N4遇空气和水都不稳定,但和适量氧化镁在230×
1.01×
105Pa和185℃的密闭容器中进行热处理,可以制得结构十分紧密,对空气和水都相当稳定的固体材料,同时还得到遇水不稳定的Mg3N2。
①写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学方程式
②现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,使生成的Si3N4沉积在石墨表面可得较高纯度的氮化硅,该制造方法称为 ;
反应的化学方程式为 ;
该法还可以以甲烷为原料制造金刚石薄膜,反应的化学方程式为
③Si3N4和适量氧化镁在230×
105Pa和185℃的密闭容器中进行热处理的过程中,除生成Mg3N2外,还可能生成 物质。
热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是 。
3.（13分）世界锂离子电池每年总产量超过25亿只,锂电池消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。
因此锂离子电池回收具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机黏结剂。
某回收工艺流程如下:
（1）上述工艺回收到的产物有 。
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有游离态的锂,为了安全,对拆解环境的要求是 。
（3）碱浸时主要反应的离子方程式为 。
（4）酸浸时反应的化学方程式为 。
如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的,但不利之处是 。
（5）生成Li2CO3的化学反应方程式为:
。
已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小,最后一步过滤时应该 。
4.（14分）（2013·
湛江模拟）NiSO4·
6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣（除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质）为原料获得。
操作步骤如下:
（1）往废渣中加H2SO4酸浸,要充分搅拌,其目的是
（2）加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质,请写出除去Cu2+的离子方程式
__________________________________。
（3）加6%的H2O2时,温度不能过高,其目的是
（4）除铁方法:
用H2O2充分氧化后,再用NaOH控制pH2～4范围内生成氢氧化铁沉淀。
在上述方法中,氧化剂可用NaClO3代替,请写出用NaClO3氧化Fe2+的离子方程式:
（5）上述流程中滤液Ⅲ的溶液中溶质的主要成分是 。
（6）操作Ⅰ包括以下过程:
过滤,用H2SO4溶解, 、
、过滤、洗涤获得产品。
5.（15分）（2013·
新乡模拟）从废钒催化剂（主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下:
回答下列问题:
（1）①中滤渣的主要成分是 。
（2）②、③中的变化过程可简化为（下式中Rn+表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂的主要成分）:
Rn+（水层）+nHA（有机层）
RAn（有机层）+nH+（水层）
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是
③中反萃取时加入的X试剂是 。
（3）完成④中反应的离子方程式:
+
VO2++
H+====
VO3++
Cl-+
（4）25℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀
率/%
88
92
93
95
90
87
根据上表数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为 ;
若钒沉淀率为90%时不产生Fe（OH）3沉淀,则溶液中c（Fe3+）<
。
（已知:
25℃时,
Ksp[Fe（OH）3]=4.0×
10-39）
（5）在整个工艺流程中,可以循环利用的物质是水、 和 。
（6）写出废液Y中除H+之外的两种阳离子 。
6.（16分）（能力挑战题）碳酸锂用途广泛,可用作陶瓷、药物、催化剂,也是常用的锂离子电池的原料,工业上以锂辉石（Li2O·
Al2O3·
4SiO2,含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。
其部分工艺流程如下。
已知:
①Li2O·
4SiO2+H2SO4（浓）
Li2SO4+Al2O3·
4SiO2·
H2O↓;
②某些物质的溶解度（S）如表所示。
T/℃
20
40
60
80
S（Li2CO3）/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S（Li2SO4）/g
34.2
32.8
31.9
30.7
（1）从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。
则步骤Ⅰ中发生反应的离子方程式是 __________________,
步骤Ⅱ应通入一种气体试剂为 ,步骤Ⅱ反应完之后需要进行的操作是 。
（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）2和CaCO3。
向滤液1中加入石灰乳的作用是（用离子方程式表示）
（3）向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是
（4）工业上,将Li2CO3粗产品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是 。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是 。
7.（18分）（2013·
郑州模拟）现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类,镉是生产硫酸锌的副产品,属于高毒性金属,试回答下列相关问题。
（1）火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1373K～1573K,使锌蒸馏出来。
主要反应为
2ZnS+3O2
2ZnO+2SO2;
鼓风炉中:
2C+O2
2CO;
ZnO+CO
Zn+CO2
火法炼锌蒸馏后的残渣中含多种金属单质及In2O3,可用硫酸提取铟,某研究机构对此研究数据如下。
实验中涉及的酸度（每升溶液中含硫酸的质量）与铟的浸出率如图1,硫酸溶液的体积与固体的体积比如图2。
①当酸度为196时,其物质的量浓度为 。
②从节约原料和浸出率考虑,适宜的酸度和液固比分别为 、 。
（2）湿法炼锌的主要工艺流程为
①从保护环境和充分利用原料角度考虑,如何处理或利用烟气 。
②除去酸浸出液中的铁,可用H2O2氧化,再调节pH使之形成Fe（OH）3沉淀,写出H2O2氧化Fe2+的离子方程式 。
③酸浸出液还含有Cd2+,为了防止镉污染并回收镉,根据它们性质的差异,可用氢氧化钠溶液分离,已知Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性,试写出分离的离子方程式 、 。
答案解析
1.【解析】
（1）普通硅酸盐水泥的成分除硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙外,还有铁铝酸钙。
（2）生料与煤在水泥回转窑中加热到1450℃时发生反应能生成污染性气体CO,煤燃烧还可产生污染性气体SO2。
（3）利用回转窑排出废气的余热来加热生料,使能源得到充分的利用。
（4）铝率=
≈0.94
（5）①利用惰性气体排出加热产生的水蒸气,防止水蒸气对测定产生误差。
②气体能使品红溶液褪色,则该气体为SO2。
从曲线图可以看出:
200℃～1400℃的范围内为CaSO4。
1400℃时,CaSO4（1×
10-3mol,140mg）生成56mg的固体物质,该固体物质中一定含有Ca,故为CaO。
则反应方程式为2CaSO4
2CaO+
2SO2↑+O2↑
答案:
（1）铁铝酸钙（或铁铝酸四钙）
（2）二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物（写化学式也可）
（3）提高气固间的换热效率,实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗
（4）0.94
（5）①防止水蒸气对测定产生误差
②2CaSO4
2CaO+2SO2↑+O2↑
2.【解析】
（1）石英和焦炭在高温电炉中发生反应生成Si和CO,而不是Si和CO2;
原因是在高温条件下焦炭和CO2发生反应:
C+CO2
2CO。
（2）①根据题目提供的信息可知:
SiCl4蒸气和NH3反应制得Si3N4,同时得到HCl,反应方程式为:
3SiCl4+4NH3====Si3N4+12HCl。
②SiCl4和N2在H2的环境中加强热反应得到Si3N4,同时得到另一种气体HCl,反应方程式为:
3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl;
以甲烷为原料制金刚石薄膜（化学式为C）和另一种气体为H2,反应方程式为:
CH4
C+2H2。
③据原子守恒可知:
Si3N4与MgO在一定条件下进行热处理生成Mg3N2和SiO2（或硅酸镁）。
由于Si3N4的固体材料遇水稳定而Mg3N2遇水不稳定及MgO能溶于盐酸,故可用稀盐酸除去Si3N4中的MgO和Mg3N2。
（1）SiO2+2C
Si+2CO↑ 高温条件下焦炭和二氧化碳不共存,即焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳
（2）①3SiCl4+4NH3====Si3N4+12HCl
②化学气相沉积法
Si3N4+12HCl
C（金刚石）+2H2
③SiO2（写MgSiO3也可） 加足量稀盐酸过滤
3.【解析】
（1）由转化关系图可看出,其终端物质为Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3,为上述工艺回收到的产物。
（2）锂是活泼的碱金属单质,易被空气中的氧气和水分氧化导致自燃,故应隔绝空气和水分。
（3）铝箔可与烧碱发生反应:
2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑。
（4）滤渣的主要成分为LiCoO2,在酸性条件下被H2O2还原为CoSO4;
LiCoO2有强氧化性可将HCl氧化为氯气,造成环境污染。
（5）Li2SO4和Na2CO3发生复分解反应生成Li2CO3,为减少Li2CO3的流失应在温度较高下过滤。
（1）Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3
（2）隔绝空气和水分
（3）2Al+2OH-+2H2O====2
+3H2↑
（4）2LiCoO2+H2O2+3H2SO4====Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O 有氯气生成,污染较大
（5）Li2SO4+Na2CO3====Na2SO4+Li2CO3↓ 在较高温度下过滤
4.【解析】
（1）酸浸时要充分搅拌,使反应物充分混合接触,提高反应物的转化率（即浸出率）。
（2）Cu2+与S2-结合生成CuS黑色沉淀。
（3）H2O2具有不稳定性,温度过高时会发生分解,生成H2O和O2。
（4）
具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,其还原产物为Cl-,反应的离子方程式为
+6Fe2++6H+====6Fe3++Cl-+3H2O。
（5）滤液Ⅲ经浓缩结晶可得NiSO4·
6H2O,故滤液Ⅲ中一定含有NiSO4;
滤液Ⅰ加
Na2S时除去了铜、锌的杂质,滤液Ⅱ加H2O2和NaOH是将铁杂质转化为Fe（OH）3,铬（Cr）杂质转化为Cr（OH）3,故滤液Ⅲ中还存在Na2SO4。
（1）加快反应速率或提高浸出率
（2）S2-+Cu2+====CuS↓
（3）减少（防止）过氧化氢的分解
（4）6Fe2++
+6H+====6Fe3++Cl-+3H2O
（5）Na2SO4、NiSO4 （6）蒸发浓缩 冷却结晶
5.【解析】
（1）废钒催化剂的主要成分是V2O5、Fe2O3和SiO2,与酸作用时V2O5转化为VO2+,Fe2O3转化为Fe3+而SiO2不反应,故滤渣的主要成分是SiO2。
（2）萃取与反萃取的反应为Rn+（水层）+nHA（有机层）
②中加入适量碱,与H+反应使平衡正移,从而提高钒的萃取率。
③中要使上述平衡逆移,可增大溶液中c（H+）,即加入H2SO4。
（3）
（4）由表格中的数据可知,当加入氨水使溶液的pH上升到1.6时,钒沉淀率达最高为95%,即调节溶液pH最佳值为1.6;
当钒沉淀率为90%时,pH=2.0,c（H+）=10-2mol·
L-1,c（OH-）=
=10-12mol·
L-1
要使溶液中不产生Fe（OH）3沉淀,则c（Fe3+）·
c3（OH-）<
Ksp即c（Fe3+）×
（10-12）3<
4.0×
10-39,因此,c（Fe3+）<
10-3mol·
L-1。
（5）从流程图中可以看出,可循环使用的物质为有机萃取剂和氨水。
（6）酸性水溶液中含有VO2+、Fe3+、
等,与KClO3发生第④步的反应生成VO3+和Cl-,再经过氨水调pH使钒沉淀率达95%,故废液Y中还含有K+、Fe3+、VO3+、
及
。
（1）SiO2
（2）加入碱中和产生的酸,平衡右移,提高钒的萃取率 硫酸
（3）1 6 6 6 1 3 H2O
（4）1.6 4.0×
（5）有机萃取剂 氨气（或氨水）
（6）Fe3+、VO3+、
、K+（任写2种）
6.【解析】
（1）滤渣1中含有Al2O3·
H2O,先加入强酸使Al2O3转化成Al3+,再通入NH3,使Al3+转化成Al（OH）3,最后灼烧Al（OH）3得到Al2O3。
（2）加入石灰乳,中和多余的硫酸,并将Mg2+转化为Mg（OH）2沉淀。
（3）从Li2CO3的溶解度表可知,随着温度的升高,Li2CO3的溶解度逐渐减小,故用热水洗涤可减少Li2CO3的损失。
（4）①Li2CO3溶于盐酸生成LiCl,作阳极液,其阳极反应式为:
2Cl--2e-====Cl2↑。
②LiOH溶液与NH4HCO3发生反应生成Li2CO3沉淀,反应方程式为:
2LiOH+2NH4HCO3====Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O
（1）Al2O3+6H+====2Al3++3H2O
NH3 过滤
（2）Ca（OH）2+2H+====Ca2++2H2O、
Ca（OH）2（s）+Mg2+
Mg（OH）2（s）+Ca2+
（3）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失
（4）①2Cl--2e-====Cl2↑
②2LiOH+2NH4HCO3====Li2CO3↓+（NH4）2CO3+2H2O
7.【解析】
（1）①根据酸度定义可知“酸度为196”表示每升硫酸中含196gH2SO4,故其物质的量浓度为2mol·
②由图1可知,180g·
L-1和200g·
L-1浸出率相差不大,考虑节约原料应选180g·
L-1,由图2可知液固比为（6∶1）、（8∶1）、（10∶1）时的铟浸出率相差很小,考虑节约原料应选6∶1。
（2）①根据闪锌矿焙烧的化学方程式可知烟气中含有大量的SO2气体,如果直接排出会污染环境,因此应用碱液吸收或宜将烟道气净化后用于生产硫酸。
②根据氧化还原反应原理,注意条件是在酸性条件下。
③由条件知Zn（OH）2也具有两性,用NaOH进行分离,注意
的存在。
（1）①2mol·
L-1 ②180 6∶1
（2）①应用碱液吸收,将烟道气净化,用于生产硫酸等
②2Fe2++H2O2+2H+====2Fe3++2H2O
③Cd2++2OH-====Cd（OH）2↓
Zn2++4OH-====
+2H2O
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