2022年化工流程题名师详解 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆化工流程题1 锂被誉为“金属味精”，以 LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以- 锂辉矿 (主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO 、CaO 等杂质 )为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH 2.7 3.7 9.6 完全沉淀pH 3.7 4.7 11 Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度 /20 50 75 100 Li2CO3的溶解度 /g 1.329 1.181 0.866 0.728 LiOH 微溶

2、于水。请回答下列问题：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成： _。(2)反应加入碳酸钙的作用是_ 。(3)写出反应中生成沉淀A 的离子方程式_ 。(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用 _(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是_ _ 。(5)将氯化锂溶液蒸干的过程中还不断通入HCl ，其作用是_ _ 。(6)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是_ 。答案(1)Li2O Al2O3 4SiO2(2)消耗反应中过量的H2SO4；控制 pH，使 Fe3、 Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、 Ca2CO23=CaCO3(4)热水Li2CO3在较高温

3、度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗(5)抑制 LiCl 的水解，防止生成LiOH ，同时 HCl 可带走水蒸气精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆(6)加热蒸干LiCl 溶液时， LiCl 有少量水解生成LiOH ，受热分解生成Li2O，电解时O2放电产生O2(其他合理答案均可) 2 (2013 新课标全国卷 ，27)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=

4、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 (部分条件未给出)：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 Li1xCoO2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

5、属化合物有_(填化学式 )。答案(1) 3 (2)2Al 2OH2H2O=2AlO23H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2=Li2SO42CoSO4O2 4H2O、2H2O2=2H2OO2有氯气生成，污染较大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3 (NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C (6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解析(1)依据化合价代数和等于零可计算Co 的化合价为 3 价。(2)由正极 “ 碱浸 ”后的物质变化流程可知，滤液中获取Al(OH)3，滤渣再经一系列变化

6、得 Li2SO4、CoSO4，可推知正极“碱浸 ”时只有铝被NaOH 溶解。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆(3)“碱浸 ” 后所得滤渣LiCoO2中 Co 的化合价为 3 价，而 “酸浸 ”后生成 CoSO4中Co 的化合价为 2 价，显然H2O2是还原剂，氧化产物只能是O2；又 H2O2具有不稳定性，受热易分解，也属于氧化还原反应。(4)“沉钴 ” 这一步，反应物为CoSO4、NH4HCO3，生成物中有CoCO3，必然产生大量H，而 HCO3与 H又不能大量共存，继续反应产生CO2。此

7、题容易忽视HCO3与 H的继续反应，澄清了这些问题，再利用质量守恒定律，就能顺利写出化学方程式。(5)依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应：Li1xCoO2xexLi=LiCoO2依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应：LixC6xe=6CxLi，以上两个电极反应相加，即得总方程式。(6)“放电处理 ”的一个重要目的是回收锂，Li要沉积在正极。解答这一问题的关键是 Li怎样沉积在正极上。放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物：Al(OH)3、CoCO3、 Li2SO4。3 软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二

8、氧化硫，可以制备高纯度的硫酸锰晶体，其流程如下所示：已知：浸出液中的金属阳离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3等，且 pH2。几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH 如表所示：离子开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pHFe27.6 9.7Fe32.7 3.7Al33.8 4.7Mn28.3 9.8 根据上述流程，回答下列问题：(1)写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式：_。(2)浸出液的pH”、“”或“NiC2O4 H2ONiC2O4 2H2O，则步骤的化学方程式是_ 。步骤后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有_。 若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：_ 。(3)中阳极

9、反应产生的气体E 为_，验证该气体的试剂为_。(4)试写出步骤的离子方程式：_ 。答案(1)Fe(OH)3Al(OH)3C (2)NiCl2Na2C2O42H2O=NiC2O4 2H2O 2NaCl 漏斗、玻璃棒和烧杯玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘(3)Cl2湿润的淀粉 -KI 试纸(4)2Ni(OH)22OH Cl2=2Ni(OH)32Cl6 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、 可焊性及韧性， 还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图：(1)钼酸铵溶液中阳离子的检验方法：_ 。(2)写出反应的化学方程式：_ 。(

10、3)反应的尾气可以用NH3 H2O 溶液吸收用于合成肥料，写出反应的离子方程式_ 。(4)操作 1 中使用的主要玻璃仪器有_ 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆(5)某同学利用下面装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是_。在烧瓶 A 中加入少量的硫酸铜目的是_ 。两次使用D 装置，其中所盛的药品依次是_、_。答案(1)取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH 溶液加热，在试管口放一张润湿的红色石蕊试纸，若试

11、纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子(2)2MoS27O2=高温2MoO34SO2(3)2NH3 H2OSO2=2NH4SO23H2O (4)烧杯、漏斗、玻璃棒(5)ACBDD加快化学反应速率无水硫酸铜碱石灰解析(1)考查 NH4的检验方法。 (2)可使用奇数配偶法配平化学方程式。(4)操作 是过滤，注意是让填写玻璃仪器。(5)检验 H2的氧化产物H2O，要用无水CuSO4，显然要用 D 装置，应特别注意排除A 中水蒸气以及空气中的水蒸气对检验结果的干扰。 形成铜、锌原电池加快化学反应速率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页