化学工艺流程题目9.docx

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化学工艺流程题目9

化学工艺流程题目９

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ﻩ

化学工业流程题目训练

1、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，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为____＿＿_＿_____＿_＿___。

（２）“酸浸”后,钛主要以

形式存在，写出相应反应的离子方程式__＿＿＿_＿_＿_＿＿＿___＿_。

（3）TiＯ２·xＨ2O沉淀与双氧水、氨水反应４０min所得实验结果如下表所示：

分析４0℃时TｉO2·xH２Ｏ转化率最高的原因____＿___＿_____＿___。

（4）若“滤液②”中

，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加１倍），使

恰好沉淀完全即溶液中

此时是否有

沉淀生成？

　　　　　　　　　　　（列式计算）。

的Ksp分别为

。

（5）写出“高温煅烧②”中由

制备

的化学方程式

　　　　　　　　　　　　　　。

2、锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某离子电池正极材料有钴酸锂（LiＣoO２），导电剂乙炔黑和铝箔等。

充点时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+＋xe-=LｉxＣ6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。

回答下列问题：

（1）LiCoO２中,Cｏ元素的化合价为_＿__＿＿_＿_。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式__＿__＿＿_______＿____＿______＿__。

（3）“酸浸”一般在８0℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_____＿_＿______＿＿＿__＿____＿_____;可用盐酸代替Ｈ２SＯ4和Ｈ2O2的混合液，但缺点是＿______________＿＿＿__＿_＿____。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式___＿______＿_＿____＿___＿。

（5）充放电过程中，发生ＬiＣoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式_____＿。

（6）上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_＿___________＿＿＿____＿。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________＿___＿_＿＿__＿___（填化学式）。

３、氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌（含有Ｆｅ（Ⅱ），　Mｎ（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）等杂质）的流程如下:

提示:

在本实脸条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化:

高锰酸钾的还原产物是MnＯ２。

回答下列问题:

（1）反应②中除掉的杂质离子是，

发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

加高锰酸钾溶液前,若ｐＨ较低,对除杂的影响是　　　　

（2）反应③的反应类型为.过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有　　

（３）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH）2．取干操后的滤饼11．２g,煅烧后可得到产品８．1ｇ.则x等于　　

4、水泥是重要的建筑材料。

水泥熟料的主要成分为CaO、SiO２，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。

实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。

加入硝酸的目的是＿＿__＿_____,还可使用＿＿____＿＿_＿_代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是_＿_＿__＿__＿＿____＿＿,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为_＿________＿＿_________＿_＿＿___＿＿___＿__。

（3）加氨水过程中加热的目的是___＿___＿__＿。

沉淀B的主要成分为_____＿__＿_＿＿_、____＿___＿__＿（写化学式）。

（4）草酸钙沉淀经稀Ｈ2SO4处理后，用ＫMnO４标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为：

+H+＋Ｈ2C２O4→Mn2++CO2+H2O。

实验中称取０.40０ｇ水泥样品，滴定时消耗了0.050０moｌ·L−１的KMｎO４溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为_＿＿_____＿＿__＿_。

５、高锰酸钾（

）是一种常见氧化剂。

主要用于化工、防腐及制药工业等。

以软锰矿（主要成分为

）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）原料软锰矿与氢氧化钾按

的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎,其作用是_＿________＿＿＿＿。

（2）“平炉”中发生反应的化学方程式为ﻩﻩﻩ。

（3）“平炉”中需要加压，其目的是ﻩﻩﻩ。

（4）将

转化为

的生产有两种工艺。

①“

歧化法”是传统工艺,即在

溶液中通入

气体，使体系呈中性或弱酸性，

发生歧化反应。

反应中生成

和＿＿＿_＿＿＿___（写化学式）。

②“电解法”为现代工艺，即电解

水溶液。

电解槽中阳极发生的电极反应为________＿_,阴极逸出的气体是＿_______＿_。

③“电解法”和“

歧化法”中,

的理论利用率之比为________＿＿。

（5）高锰酸钾纯度的测定:

称取

样品,溶解后定容于

容量瓶中，摇匀。

取浓度为

的

标准溶液

，加入稀硫酸酸化,用

溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为

。

该样品的纯度为＿_＿__＿____（列出计算式即可,已知

）。

【答案】

（1）增大接触面积,提高反应速率。

（2）

。

（3）增大压强,提高反应速率。

ﻫ（4）①

;②

;

;③

（5）

6、用零价铁（Fｅ）去除水体中的硝酸盐（NO３-）已成为环境修复研究的热点之一。

（１）Fe还原水体中NO３－的反应原理如右图所示。

①作负极的物质是__＿_＿___。

②正极的电极反应式是_＿__＿＿___。

（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3—的去除率和ｐH，结果如下:

初始pH

ｐH=2.５

ｐH=4.5

NO3—的去除率

接近10０%

＜50%

24小时pH

接近中性

接近中性

铁的最终物质形态

ｐH=４.5时，NO3—的去除率低。

其原因是_______＿。

（3）实验发现:

在初始ｐH=４.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe２+可以明显提高NＯ3—的去除率。

对Fe２+的作用提出两种假设:

Ⅰ.Fe2＋直接还原NO3—;

Ⅱ．Fe2+破坏FeO（OＨ）氧化层。

①做对比实验，结果如右图所示,可得到的结论是_____＿＿。

②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe３O4。

结合该反应的离子方程式，解释加入Fe2+提高ＮO3—去除率的原因:

______。

ｐH=4.5（其他条件相同）

（4）其他条件与（２）相同,经1小时测定NO３—的去除率和pＨ,结果如下：

初始pH

pＨ＝2．5

pH=4.5

NＯ3—的去除率

约10%

约３％

１小时ｐＨ

接近中性

接近中性

与

（2）中数据对比,解释

（2）中初始pＨ不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：

___＿_＿__＿＿。

【答案】

（1）①铁②NO3-+8ｅ-+7H2O=NH４+＋10OH-，

（2）pH越高，Fe3＋越易水解生成FeO（OH），FeO（OＨ）不导电,所以NＯ3-的去除率低

（３）①Ⅱ；②Ｆe2+＋2FeO（OH）＝Fｅ3O4+２H+,加入Fe2+之所以可以提高硝酸根离子的转化率主要因为较少了FeO（OＨ）的生成，增强了导电性，另外生成了H+,可以是pH增大的速度减慢，使NO3-的转化率增大；

（４）由于Ｆｅ3+的水解,所以pH越高，Fe3＋越容易生成FeＯ（OＨ），FｅO（OH）又不导电，所以ＮＯ3－的去除率越低

27.（1２分）

以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、ＰbO、PbO2、PbＳO４及炭黑等）和H２ＳO4为原料，制备高纯ＰｂO,实现铅的再生利用。

其工作流程如下:

（1）过程Ⅰ中，在Ｆe2+催化下，Pｂ和PbＯ2反应生成PbSＯ４的化学方程式是_________＿。

（2）过程Ⅰ中,Fe２+催化过程可表示为：

ｉ:

２Fe２++PbO2+4H++SO４2−

２Fｅ３++PｂSO4+2H2O

ii:

……

①写出ii的例子方程式：

_＿_______＿＿_＿___。

②下列实验方案可证实上述催化过程。

将实验方案补充完整。

　a.向酸化的FeSＯ4溶液中加入ＫSＣN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PｂＯ2,溶液变红。

b.________＿＿_＿＿_。

（3）ＰｂO溶解在NaOH溶液中，存在平衡:

PbＯ（s）+ＮaOH（aq）

ＮａHPbO２（aｑ）,其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。

滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是___＿_（选填序号）。

【答案】（１）Pb＋PbO2　+　2Ｈ2SO4==2PｂＳＯ4+２H２O。

（2）①２Fe3＋+Pｂ+SO42—＝=PbSO4+2Fe2+;②取a中红色溶液少量,加入过量Ｐb,充分反应后,红色褪去。

（3）①A；②将粗ＰbO溶解在３５%NａOH溶液中配成高温下的饱和溶液，降温结晶、过滤，得PbＯ。

32.（１6分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。

工艺流程如下：

（注：

NaCｌ熔点为80１℃；AlCl3在1８1℃升华）

（1）精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为①　　　和②　　　　　

（２）将Ｃl２连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。

气泡的主要成分除Cｌ2外还含有　　　　　;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在

（3）在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为　　　　

（4）镀铝电解池中,金属铝为　　极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Aｌ2Cｌ7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为　　　　

（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是　　　

解析：

（１）①2Ａｌ＋Ｆe2Ｏ3=Aｌ2O３+2Fｅ　②4Al＋3SiO2＝==３Si＋　2Al　2O３

（2）H2、ＡlCl3；ＮaＣl。

（3）Cl2+２OH—=Cl—+ＣｌO—+H2O（４）阳极；阳极：

Ａｌ-3e-＝Al3+、（阴极:

4Al2Cl7―+3e－=7ＡlＣl4―+Al）（５）铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜,它能阻止氧化深入内部,起到防腐保护作用

３２．（１7分）难溶性杂卤石（K２SＯ4·MgSO4·２CaSO4·2Ｈ２Ｏ）属于“呆矿”,在水中存在如下平衡

为能充分利用钾资源，用饱和Ｃa（ＯＨ）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有　　和　　以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出Ｋ＋的原因:

　　　。

（3）“除杂”环节中，先加入溶液,经搅拌等操作后,过滤，再加入　溶液调滤液PH至中性。

（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14,由图可得，随着温度升高，

①　　②　

（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:

已知298K时，Ksp（ＣaCO３）＝2.80×10—9，　Kｓp（CａSＯ4）＝4.90×10—5，求此温度下该反应的平衡常数Ｋ（计算结果保留三位有效数字）。

答案:

（1）Ca（OH）2　Mg（OH）２

（2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动,K＋变多。

（3）K2CO3　　H2SO4　

（4）

①在同一时间K+的浸出浓度大。

②反应的速率加快,平衡时溶浸时间短。

（５）K=1.７5×104