2022年无机工艺流程专题 .pdf

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1、无机工艺流程专题1、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究，设计实验流程如下：(1)第步反应得到的沉淀X 的化学式为_。(2) 第 步 反 应 的 离 子 方 程 式 是_ 。(3)第步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有_。假设过 滤 时 发 现 滤 液 中 有 少 量 浑 浊 ， 从 实 验 操 作 的 角 度 给 出 两 种 可 能 的 原 因 ：_。(4)假设废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为 18.1 g， 第步反应中加入20.0 mL 3.0 mol L1的 H

2、2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为Li2CO3，则至少有_g Na2CO3参加了反应。2、硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是 ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO 、CaO 等，生产工艺流程示意如下：(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_ 。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2_=Fe(OH)3Cl(3)针铁矿 (Goethite) 是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的， 组成元素是Fe、O 和 H，化学式量为 89，化学式是 _。(4)根据下表数据，调节“滤液2”的 pH 时，理论上可选用的最

3、大区间为_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 开始溶解的pH Ksp1012106109精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页(5)工业上从“滤液3”制取 MgO 过程中，合适的反应物是_(选填序号 )。a大理石粉b石灰乳c纯碱溶液d 烧碱溶液(6)“滤液 4”之后的操作依次为_、_、过滤、洗涤、干燥。(7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于_。3、已知 H2CrO4是一种强酸， S(CaCrO4)17 g/100 g H2O。以下图是工业上以铬酸钠为原料制备

4、铬酸酐的流程。(1)反应中通入NH3与 CO2存在先后顺序，应先通入_气体，理由是_ ，写出反应的化学方程式_ 。(2)第步反应中酸溶时能否用盐酸代替硫酸？_(填“可以”或“不可以”)，理由是_ 。(3)写出苛化蒸氨的离子方程式_ 。(4) 为 了 减 轻 环 境 污 染 又 做 到 原 料 的 充 分 利 用 ， 生 产 中 可 循 环 利 用 的 物 质 是_。4、 以重晶石 (主要成分为BaSO4)为主要原料制备立德粉(ZnS 和 BaSO4的混合物 )的工艺流程如图：(1)焙烧时，焦炭需过量，其目的是_ 。(2)焙烧过程中发生的反应之一是4CO(g) BaSO4(s)BaS(s) 4C

5、O2(g) H0，该反应的平衡常数表达式为_ 。以下条件可以使平衡常数增大的是_。A降温B加压C加催化剂D移出 CO2E增大 BaSO4的量(3)反应器中发生反应的化学方程式为_ 。(4)用工业级氧化锌(含少量FeO 和 Fe2O3杂质 )和硫酸制取硫酸锌溶液时，需先后加入H2O2溶液和碳酸锌精制， 加入 H2O2溶液时发生反应的离子方程式为_，加入碳酸锌的目的是将溶液中的Fe3转化为红褐色沉淀，写出该反应的化学方程式：_ 。5、磷酸亚铁锂 (LiFePO4)是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量 Ca2、 Mg2的盐 )、 炭粉等为原料生产磷

6、酸亚铁锂。其主要工艺流程如下。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页已知： 2LiAl(SiO3)2H2SO4(浓)=250300 Li2SO4Al2O3 4SiO2 H2O。温度 /20 40 60 80 溶解度 (Li2CO3)/g 溶解度 (Li2SO4)/g (1)从滤渣可得到Al2O3，如下图。请写出生成沉淀的离子方程式_。滤渣 溶液 含Al3过量试剂 a沉淀 灼烧Al2O3(2)滤渣的主要成分是_( 填化学式 )。(3) 向 滤 液 中 加 入 饱 和Na2CO3溶 液 ， 过 滤 后 ， 用 “ 热 水 洗

7、 涤 ” 的 原 因 是_。(4)写出在高温下制得磷酸亚铁锂的化学反应方程式_ 。(5)磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4Li放电充电LiFePO4，电池中的固体电解质可传导Li。试写出该电池放电时的正极反应：_。假设用该电池电解足量饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极)，当电解池两极共有4 480 mL 气体 (标准状况 )产生时，该电池消耗锂的质量为 _。6铬铁矿的主要成分的化学式为FeO Cr2O3，还含有 SiO2、Al2O3等杂质。工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，流程为已知： NaFeO2遇水强烈水解；重铬酸钾为橙红色针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；2CrO4

8、22HCr2O72H2O (1)灼烧操作一般在坩埚中进行，以下物质适合用来制作此实验坩埚材料的是_。A铁 B氧化铝C石英D陶瓷(2)铬铁矿经粉碎处理的目的是_ ；写出 Cr2O3和纯碱、氧气反应生成Na2CrO4的化学方程式为_ ； NaFeO2水浸 时强烈 水解 生 成氢 氧化 铁 沉淀， 离子方 程式为_。(3)滤液1的成分除Na2CrO4、NaOH外，还含有_( 填化学式 )。(4)通过途径1 从 Na2CrO4溶液获得K2Cr2O7晶体，操作步骤有： “酸化”加KCl 固体蒸发浓缩操作a过滤洗涤干燥。 “酸化”步骤用醋酸调节溶液pH”、“ ”或“=” 。3向滤液中加入稍过量KCl 固体

9、可将Ca(ClO3)2转化为 KClO3，假设溶液中KClO3的含量为 100g?L1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。8.8 分KAl SO42 12H2O明矾是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐主要成分为Al ，含有少量的Fe、 Mg 杂质制备明矾的过程如以下图所示。答复以下问题：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页1为尽量少引入杂质，试剂应选用_填标号。溶液2SO4溶液c.氨水溶液2易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。3 沉淀 B 的化学式为 _； 将少量明矾溶于水，

10、溶液呈弱酸性， 其原因是 _。9硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿主要成分为2252Mg B O H O和34Fe O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下图：答复以下问题：1写出2252Mg B OH O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_写出两条 。2利用 _的磁性，可将其从“浸渣” 中别离。 “ 浸渣 ” 中还剩余的物质是_化学式 。3“ 净化除杂 ” 需先加22H O溶液，作用是_。然后在调节溶液的pH 约为 5，目的是_。4“ 粗硼酸 ” 中的主要杂质是_填名称

11、。5以硼酸为原料可制得硼氢化钠4NaBH ，它是有机合成中的重要复原剂，其电子式为_。6单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。10.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。1氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为。2工业上用铝土矿主要成分为23Al O，含有23Fe O、2SiO等杂质制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质4SiCl3AlCl3FeCl2FeCl沸点 /180升华300升华1023 步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是只要求写出一种 。 步骤中假设不通入氯气和氧气，则反应生

12、成相对原子质量比硅大的单质是。 已知：23Al O (s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)1H=+1344.1kJ mol-1322AlCl (g)=2Al(s)+3Cl (g)2H=+1169.2kJ mol-1由23Al O、C 和2Cl反应生成3AlCl的热化学方程式为。 步骤经冷却至室温后，气体用足量的NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有3 种，其化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页学式分别为_。 结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是。11 七铝十二钙 2312CaO7Al O)是新型的超导

13、材料和发光材料，用白云石主要含3CaCO和3MgCO)和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下：1煅粉主要含MgO 和，用适量的43NH NO溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，假设溶液中2+(Mg)c小于615 10mol L，则溶液PH 大于_ 2Mg(OH)的12spK=5 10)；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替 NH4NO3，原因是，2滤液中的阴离子有忽略杂质成分的影响；假设滤液中仅通入CO2，会生成，从而导致CaCO3产率降低。3用NaOH溶液可除去废Al 片外表的氧化膜，反应的离子方程式为。4电解制备3Al(OH)时，电极分别为Al 片和石墨，电解总反应方程式为。5一种可超快充电的新型

14、铝电池，充放电时AlCl4-和 Al2Cl7-两种离子在Al 电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al 的电极反应式为。12 为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣铁主要以Fe2O3存在转变成重要的工业原料FeSO4反应条件略活化硫铁矿复原2+Fe的主要反应为：22432424FeS +7Fe (SO ) +8H O=15FeSO +8H SO，不考虑其他反应，请答复以下问题：1第步H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是。2检验第步中2+Fe是否完全复原，应选择填字母编号 。4溶液B. K2Fe(CN)4溶液溶液3 第步加 FeCO3

15、调溶液 pH 到左右，然后再第VI 步通入空气使溶液pH 降到，此时2+Fe不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH 降低的原因是。4FeSO4可转化为FeCO3， FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。5已知 25， 101kPa 时：2234Fe(s)+3O (g)=2Fe O (s)H=-1648kJ/mol 22C(s)+O (g)=CO (g)H=-393kJ/mol 232Fe(s)+2C(s)+3O (g)=2FeCO (s)H=-1480kJ/mol FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。6加入烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为 50

16、%。将 a kg 质量分数为b%的硫酸加入到c kg 烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗掉饿硫酸以及调pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3kg。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页1答案 (1)Al(OH)3(2)4LiMn2O4 4HO2=8MnO24Li 2H2O (3)烧杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘 (其他合理答案均可) (4)6.4(或 6.36) 2 答案： (1)增大反应物接触面积或增大反应速率(或使反应

17、更充分) (2) 2 Fe(OH)2 1 ClO 1 H2O= 2 Fe(OH)3 1 Cl(3)FeO(OH) (5)bd (6)蒸发浓缩冷却结晶(7)125m2/81m13 答案： (1)NH3氨气在水中的溶解度远大于二氧化碳，先通入氨气产物的量较多2NH32CO2Na2CrO42H2O=2NaHCO3 (NH4)2CrO4(2)不可以酸溶时要形成硫酸钙沉淀析出，而氯化钙不沉淀(3)2NH4CaO=Ca22NH3 H2O(4)NH34 答案： (1)焦炭燃烧放热，提供反应所需的温度；提高重晶石的利用率(2)Kc4CO2c4COA (3)BaSZnSO4=BaSO4 ZnS(4)2Fe2H2

18、O22H=2Fe32H2O Fe2(SO4)33ZnCO33H2O=3ZnSO42Fe(OH)3 3CO25 答案： (1)Al3 3NH3 H2O=Al(OH)3 3NH4(其他合理答案也可) (2)Mg(OH)2、 CaCO3(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)2FePO4 Li2CO3 2C=高温2LiFePO4 3CO (5)FePO4 Li e=LiFePO41.4 g6(1)A(2) 增大反应物的外表积，加快反应速率2Cr2O33O2 4Na2CO3高温4Na2CrO44CO2Fe2H2O=Fe(OH)3 OH(3)NaAlO2、Na2

19、SiO3(4)使 2CrO422HCr2O72H2O 的平衡向正反应方向移动，尽量将 CrO42转化为Cr2O72冷却结晶7.12 分1 2Cl2 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2O； AB 2 CaCO3、Ca(OH)2 ；3蒸发浓缩、冷却结晶9 14 分1225224334222Mg B OH OH SOH BOMgSO2 分提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径2 分234Fe O2SiO和4CaSO1 分， 2 分，共 3 分3将2Fe氧化成3Fe使3Fe与3Al形成氢氧化物沉淀而除去每空 1 分，共 2分4 七水硫酸镁1 分精选学习资料 - - - - - - - - -

20、名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页52 分63323223H BOB OH O23323B OMgBMgO2 分10.15 分13+23Al+3H OAl(OH)+3H2防止后续步骤生成的3AlCl水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率 Fe 或铁2323Al O (s)+3C(s)+2Cl (g)=2AlCl (g)+3CO(g)NaCl、NaClO、3NaClO 除去3FeCl，提高3AlCl纯度11. 1CaO11 2+Ca与24SO在溶液中不能大量共存，使用424(NH ) SO会产生4CaSO沉淀，不利于CaO溶解23NO、OH32Ca(HCO )32322Al O +2OH2AlOH O42322Al+6H O2Al(OH) +3H点解5427Al3e7AlCl4Al Cl12.16 分1+3+232Fe O +6H =2Fe+3H O2C32+Fe被氧化为3+Fe，3+Fe水解产生+H4322324FeCO (s)+O (g)=2Fe O (s)+4CO (g)260kJ/molH5+22FeS +4Li4Fe+2Li Se或22FeS +4Fe+2Se60.01180.646abc或29113124501750abc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页