生成中三废的处理.docx

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生成中三废的处理

2．【江苏省海安高级中学2018届二模】实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料锰酸锂（LiMn2O4）的一种流程如下：

（1）废旧电池可能残留有单质锂，拆解不当易爆炸、着火，为了安全，对拆解环境的要求是_________。

（2）“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn（NO3）2、LiNO3等产物。

请写出该反应离子方程式_________。

如果采用盐酸溶解，从反应产物的角度分析，以盐酸代替HNO3和H2O2混合物的缺点是_________。

（3）“过滤2”时，洗涤Li2CO3沉淀的操作是_________。

（4）把分析纯碳酸锂与二氧化锰两种粉末，按物质的量1：

4混合均匀加热可重新生成LiMn2O4，升温到515℃时，开始有CO2产生，同时生成固体A，比预计碳酸锂的分解温度（723℃）低很多，可能的原因是________。

（5）制备高纯MnCO3固体：

已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）2开始沉淀的pH=7.7。

请补充由上述过程中，制得的Mn（OH）2制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂：

H2SO4、Na2CO3、C2H5OH]：

向Mn（OH）2中边搅拌边加入_________。

【答案】隔绝空气和水分2LiMn2O4+10H++3H2O2=2Li++4Mn2++3O2↑+8H2O反应生成Cl2，污染环境沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作 2~3 次MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度H2SO4溶液，固体溶解，加入 Na2CO3，并控制溶液 pH＜7.7，过滤，用少量的乙醇洗涤，低于 100℃真空干燥

【解析】

分析：

本题以废旧锂离子正极材料锰酸锂的利用流程为载体，考查流程的分析、离子方程式的书写、基本实验操作、物质制备实验方案的设计。

“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn（NO3）2、LiNO3等产物；“沉淀1”加入NaOH将Mn（NO3）2转化成沉淀；“沉淀2”加入Na2CO3与Li+形成Li2CO3沉淀。

（1）Li与空气中的O2和水反应。

（2）HNO3和H2O2的混合液将LiMn2O4还原为Mn（NO3）2，则H2O2被氧化成O2。

用盐酸代替HNO3和H2O2的混合液，盐酸的氧化产物为Cl2。

（3）洗涤的操作：

沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作2~3次。

（4）MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度。

（5）根据题目提供的试剂分析，制备MnCO3的原理为：

Mn（OH）2+H2SO4=MnSO4+2H2O、MnSO4+Na2CO3=MnCO3↓+Na2SO4，pH=7.7时开始形成Mn（OH）2沉淀，加入Na2CO3沉淀Mn2+时控制pH7.7；根据MnCO3的物理性质和化学性质选择MnCO3分离提纯的方法。

（3）“过滤2”时，洗涤Li2CO3沉淀的操作是：

沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作2~3次。

（4）将分析纯碳酸锂与MnO2按物质的量1:

4混合均匀升温到515℃时，开始有CO2产生，比预计的碳酸锂的分解温度低很多，可能的原因是：

MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度。

（5）根据题目提供的试剂分析，制备MnCO3的原理为：

Mn（OH）2+H2SO4=MnSO4+2H2O、MnSO4+Na2CO3=MnCO3↓+Na2SO4，pH=7.7时开始形成Mn（OH）2沉淀，加入Na2CO3沉淀Mn2+时控制pH7.7；制备MnCO3的步骤为：

向Mn（OH）2中加入H2SO4，固体溶解转化为MnSO4溶液，向MnSO4溶液中加入Na2CO3控制pH7.7获得MnCO3沉淀；由于“MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解”，所以为了减少MnCO3的氧化变质和分解、以及溶解损失，过滤分离出MnCO3后，用乙醇洗涤，在低于100℃真空干燥。

由Mn（OH）2制备高纯MnCO3的操作步骤为：

向Mn（OH）2中边搅拌边加入H2SO4溶液，固体溶解，加入Na2CO3，并控制溶液pH＜7.7，过滤，用少量的乙醇洗涤，低于100℃真空干燥。

辽宁省抚顺市抚顺高中2019届高三化学模拟考试试题

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。

2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

写在试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。

4．考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。

可能用到的相对原子质量：

H1C12N14O16Na23S32Cl35.5K39

7．下列说法正确的是

A．高级脂肪酸乙酯是生物柴油中的一种成分，它属于油脂

B．天然纤维、聚酯纤维、光导纤维都属于有机高分子材料

C．离子交换膜在工业上应用广泛，如在氯碱工业中使用的阴离子交换膜

D．国产大客机C919大规模使用先进的材料铝锂合金，该合金密度小，强度高

9．设NA为阿伏加德罗常数的值。

下列叙述正确的是

A．标准状况下，22.4LCO和CO2的混合物中，含碳原子的数目为NA

B．14g分子式为C5H10的烃中，含有的碳碳双键的数目为0.2NA

C．0.1mol/L的CH3COONH4溶液中，含铵根离子数目小于0.1NA

D．标准状况下2.24LCl2通入足量水中或NaOH溶液中，转移电子数目为0.1NA

10．依据反应2NaIO3+5SO2+4H2O=I2+3H2SO4+2NaHSO4，利用下列装置从含NaIO3的废液中制取单质碘的CCl4溶液并回收NaHSO4。

其中装置正确且能达到相应实验目的是

A．①②③④B．①②③C．②③④D．②④

11．青出于蓝而胜于蓝，“青”指的是靛蓝，是人类使用历史悠久的染料之一，下列为传统制备靛蓝的过程：

下列说法不正确的是

A．靛蓝的分子式为C16H10N2O2

B．浸泡发酵过程发生的反应为取代反应

C．吲哚酚的苯环上的二氯代物有4种

D．1mol吲哚酚与H2加成时可消耗4molH2

12．主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20，它们可以组成化学式为ZXY3W8的硅酸盐。

X3+与W2－具有相同的电子层结构，W、Z与X、Y的质子数之和相等。

下列判断正确的是

A．化合物ZXW2的水溶液呈碱性B．简单气态氢化物稳定性：

Y>W

C．最高价氧化物对应水化物酸性：

X>YD．简单离子半径：

X>Z

13．锂亚硫酰氯（Li/SOCl2）电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，剖视图如图所示，一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。

亚硫酸氯既是电解质，又是正极活性物质，其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2↑，该电池工作时，下列说法错误的是

A．锂电极区发生的电极反应：

Li-e−=Li+

B．放电时发生的总反应：

4Li+2SOCl2=4LiCl+SO2↑+S

C．锂电极上的电势比碳电极上的低

D．若采用水溶液代替SOCl2溶液，电池总反应和效率均不变

二、非选择题：

本卷包括必考题和选考题两部分。

第26-28题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第35-36题为选考题，考生根据要求作答。

26．（14分）草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H2O，相对分子质量为180）呈淡黄色，可用作照相显影剂。

某实验小组对其进行了一系列探究。

I．纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究。

（1）气体产物成分的探究。

小组成员采用如下装置（可重复选用）进行实验：

①装置D的名称为__________。

②按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为_____________→尾气处理装置（填仪器接口的字母编号）。

③实验前先通入一段时间N2，其目的为_____________。

④实验证明了气体产物中含有CO，依据的实验现象为_____________。

（2）固体产物成分的探究。

充分反应后，A处反应管中残留黑色固体。

查阅资料可知，黑色固体可能为Fe或FeO．小组成员设计实验证明了其成分只有FeO，其操作及现象为_____________。

（3）依据

（1）和

（2）结论，可知A处反应管中发生反应的化学方程式为_____________。

Ⅱ．草酸亚铁晶体样品纯度的测定

工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的步骤如下：

步骤1：

称取mg草酸亚铁晶体样品并溶于稀H2SO4中，配成250mL溶液。

步骤2：

取上述溶液25.00mL，用cmol·L−1KMnO4标准液滴定至终点，消耗标准液V1mL；

步骤3：

向反应后溶液中加入适量锌粉，充分反应后，加入适量稀H2SO4，再用cmol·L−1KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准液V2mL。

（4）步骤3中加入锌粉的目的为_____________。

（5）草酸亚铁晶体样品的纯度为_____________；若步骤1配制溶液时部分Fe2+被氧化，则测定结果将_____________（填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

27．（14分）燃煤及工业废气中的SO2是形成酸雨的主要原因，消除SO2是减少酸雨形成的有效方法。

完成下列问题：

（1）已知：

4FeS2（s）+11O2（g）=2Fe2O3（s）+8SO2（g）ΔH＝﹣3412.0kJ·mol−1

Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）ΔH＝﹣25.0kJ·mol−1

2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH＝﹣221.0kJ·mol−1

则2FeS2（s）+7O2（g）+3C（s）=2Fe（s）+3CO2（g）+4SO2（g）ΔH＝_____kJ·mol−1。

（2）碱性NaClO2溶液脱硫法

SO2与碱性NaClO2溶液反应的离子方程式为2SO2+ClO+4OH−⇌2SO+C1−+2H2O，已知pc＝﹣lgc（SO2）。

在刚性容器中，将含SO2的废气通入碱性NaClO2溶液中，测得pc与温度的关系如图所示。

由图分析可知，该脱硫反应是_____反应（填“放热”或“吸热”）；若温度不变，增大压强，该脱硫反应的平衡常数K_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）燃料细菌脱硫法

①含FeS2的燃煤可用氧化亚铁硫杆菌（T．f）、氧化亚铁微螺菌（L．f）、氧化硫硫杆菌（T．t）进行脱硫，其脱硫过程如图所示：

已知：

脱硫总反应为：

FeS2+14Fe3++8H2O=2SO+15Fe2++16H+，

Ⅰ反应的化学方程式为：

FeS2+6Fe3++3H2O=S2O+7Fe2++6H+；

写出Ⅱ反应的化学方程式_____。

②在上述脱硫反应中，氧化亚铁硫杆菌（T．f）与Fe3+的形成过程可视为下图所示的原电池：

该细胞膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。

该电池的正极电极反应式为_____

_______________________。

该方法在高温下脱硫效率大大降低，原因是____________________。

28．（15分）氯化亚锡用途广泛，在无机工业中用作还原剂，在口腔护理行业中，二水氯化亚锡多用于防龋齿脱敏类牙膏中，以预防龋齿的发生。

某研究小组制取二水氯化亚锡工艺流程如下：

查阅资料：

Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化。

Ⅱ．SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。

（1）四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟，有强烈的刺激性气味，生成偏锡酸（H2SnO3