無機工藝設計流程專題

1、.無機工藝流程專題1、鋰離子電池的廣泛應用使回收利用鋰資源成為重要課題。某研究性學習小組對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進行資源回收研究，設計實驗流程如下：(1)第步反應得到的沉淀X的化學式為_。(2)第步反應的離子方程式是_。(3)第步反應后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有_。若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：_。(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質量為18.1 g，第步反應中加入20.0 mL 3.0 mol·L1的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經反應和完全轉化為Li2CO3，則至少有_g Na2C

2、O3參加了反應。2、硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意如下：(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：Fe(OH)2_=Fe(OH)3Cl(3)針鐵礦(Goethite)是以德國詩人歌德(Goethe)名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學式量為89，化學式是_。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，調節(jié)“濾液2”的pH時，理論上可選用的最大區(qū)間為_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3開始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48

3、.0開始溶解的pH10.5Ksp5.6×10126.8×1062.8×109(5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是_(選填序號)。a大理石粉b石灰乳 c純堿溶液 d燒堿溶液(6)“濾液4”之后的操作依次為_、_、過濾、洗滌、干燥。(7)分析圖中數(shù)據(jù)，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數(shù)不低于_。3、已知H2CrO4是一種強酸，S(CaCrO4)17 g/100 g H2O。下圖是工業(yè)上以鉻酸鈉為原料制備鉻酸酐的流程。(1)反應中通入NH3與CO2存在先后順序，應先通入_氣體，理由是_，寫出反應的化學方程式_。(2)第步反應中酸溶時能否用鹽酸代替硫酸._

4、(填“可以”或“不可以”)，理由是_。(3)寫出苛化蒸氨的離子方程式_。(4)為了減輕環(huán)境污染又做到原料的充分利用，生產中可循環(huán)利用的物質是_。4、以重晶石(主要成分為BaSO4)為主要原料制備立德粉(ZnS和BaSO4的混合物)的工藝流程如圖：(1)焙燒時，焦炭需過量，其目的是_。(2)焙燒過程中發(fā)生的反應之一是4CO(g)BaSO4(s)BaS(s)4CO2(g)H<0，該反應的平衡常數(shù)表達式為_。下列條件可以使平衡常數(shù)增大的是_。A降溫B加壓 C加催化劑 D移出CO2 E增大BaSO4的量(3)反應器中發(fā)生反應的化學方程式為_。(4)用工業(yè)級氧化鋅(含少量FeO和Fe2O3雜質)和

5、硫酸制取硫酸鋅溶液時，需先后加入H2O2溶液和碳酸鋅精制，加入H2O2溶液時發(fā)生反應的離子方程式為_，加入碳酸鋅的目的是將溶液中的Fe3轉化為紅褐色沉淀，寫出該反應的化學方程式：_。5、磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是一種新型汽車鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2、Mg2的鹽)、炭粉等為原料生產磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如下。已知：2LiAl(SiO3)2H2SO4(濃)Li2SO4Al2O3·4SiO2·H2O。溫度/20406080溶解度(Li2CO3)/g1.331.171.010.85溶解度(Li2SO4)/g34.232

6、.831.930.7(1)從濾渣可得到Al2O3，如圖所示。請寫出生成沉淀的離子方程式_。Al2O3(2)濾渣的主要成分是_(填化學式)。(3)向濾液中加入飽和Na2CO3溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是_。(4)寫出在高溫下制得磷酸亞鐵鋰的化學反應方程式_。(5)磷酸亞鐵鋰電池總反應為FePO4LiLiFePO4，電池中的固體電解質可傳導Li。試寫出該電池放電時的正極反應：_。若用該電池電解足量飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極)，當電解池兩極共有4 480 mL氣體(標準狀況)產生時，該電池消耗鋰的質量為_。6鉻鐵礦的主要成分的化學式為FeO·Cr2O3，還含有SiO2、Al

7、2O3等雜質。工業(yè)上常采用固體堿熔氧化法用鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀，流程為已知：NaFeO2遇水強烈水解；重鉻酸鉀為橙紅色針狀晶體，溶于水，不溶于乙醇，有強氧化性；2CrO422HCr2O72H2O(1)灼燒操作一般在坩堝中進行，下列物質適合用來制作此實驗坩堝材料的是_。A鐵 B氧化鋁 C石英 D陶瓷(2)鉻鐵礦經粉碎處理的目的是_；寫出Cr2O3和純堿、氧氣反應生成Na2CrO4的化學方程式為_；NaFeO2水浸時強烈水解生成氫氧化鐵沉淀，離子方程式為_。(3)濾液1的成分除Na2CrO4、NaOH外，還含有_(填化學式)。(4)通過途徑1從Na2CrO4溶液獲得K2Cr2O7晶體，操作步驟有：

8、“酸化”加KCl固體蒸發(fā)濃縮操作a過濾洗滌干燥?！八峄辈襟E用醋酸調節(jié)溶液pH<5，其目的是_；操作a的名稱_。7.（12分）以電石渣主要成分為Ca(OH)2和CaCO3為原料制備KClO3的流程如下：（1）氯化過程控制電石渣過量，在75左右進行。氯化時存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應，Ca(ClO)2進一步轉化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。生成Ca(ClO)2的化學方程式為 。提高Cl2轉化為Ca(ClO3)2的轉化率的可行措施有 （填序號）。A.適當減緩通入Cl2速率 B.充分攪拌漿料 C.加水使Ca(OH)2完全溶解（2）

9、氯化過程中Cl2轉化為Ca(ClO3)2的總反應方程式為6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過濾。濾渣的主要成分為 （填化學式）。濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質的量之比nCa(ClO3)2 nCaCl2 15（填“>”、“<”或“=”）。（3）向濾液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100gL1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是 。8.（8分）KAl（SO4）2·12H2O（明礬）是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al

10、，含有少量的Fe、Mg雜質）制備明礬的過程如下圖所示。回答下列問題：（1）為盡量少引入雜質，試劑應選用_（填標號）。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液（2）易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為_。（3）沉淀B的化學式為_；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。9硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為和，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：（1）寫出與硫酸反應的化學方程式_。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_（寫出兩條）。（2）利用_的

11、磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質是_（化學式）。（3）“凈化除雜”需先加溶液，作用是_。然后在調節(jié)溶液的pH約為5，目的是_。（4）“粗硼酸”中的主要雜質是_（填名稱）。（5）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（），它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為_。（6）單質硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程_。10.無水氯化鋁在生產、生活中應用廣泛。（1）氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應的離子方程式為。（2）工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為，含有、等雜質）制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：已知：物質沸點/57.6

12、180（升華）300（升華）1023步驟中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多，其作用是（只要求寫出一種）。步驟中若不通入氯氣和氧氣，則反應生成相對原子質量比硅大的單質是。已知：（）=+1344.1kJ ·mol-1（）=+1169.2kJ ·mol-1由、C和反應生成的熱化學方程式為。步驟經冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學式分別為 _。結合流程及相關數(shù)據(jù)分析，步驟中加入鋁粉的目的是。11七鋁十二鈣（)是新型的超導材料和發(fā)光材料，用白云石（主要含和)和廢鋁片制備七鋁十二鈣的工藝如下：（1）煅粉主要含MgO和，用適量的溶液浸取煅粉后，鎂化合

13、物幾乎不溶，若溶液中小于，則溶液PH大于 _ （的)；該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是，（2）濾液中的陰離子有（忽略雜質成分的影響）；若濾液中僅通入CO2，會生成，從而導致CaCO3產率降低。（3）用溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為。（4）電解制備時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程式為。（5）一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl4-和Al2Cl7-兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為。12為了保護環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在

14、）轉變成重要的工業(yè)原料FeSO4（反應條件略）活化硫鐵礦還原的主要反應為：，不考慮其他反應，請回答下列問題：（1）第步H2SO4與Fe2O3反應的離子方程式是。（2）檢驗第步中是否完全還原，應選擇（填字母編號）。A.KMnO4溶液 B. K2Fe(CN)4溶液 C.KSCN溶液（3）第步加FeCO3調溶液pH到5.8左右，然后再第VI步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時不沉淀，濾液中鋁、硅雜質除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是。（4）FeSO4可轉化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。（5）已知25，101kPa時：=-1648kJ/mol=-393kJ/mol=

15、-1480kJ/molFeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是。（6）加入燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%。將a kg質量分數(shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質浸出消耗掉餓硫酸以及調pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第步應加入FeCO3 kg。1答案(1)Al(OH)3 (2)4LiMn2O44HO2=8MnO24Li2H2O(3)燒杯、漏斗、玻璃棒玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導致濾紙破損；漏斗中液面高于濾紙邊緣(其他合理答案均可) (4)6.4(或6.36)2答案：(1)增大反應物接觸面積或增大反應速率(或使反應更

16、充分)(2)Fe(OH)2ClOH2O=Fe(OH)3Cl(3)FeO(OH) (4)8.0pH<10.4(5)bd(6)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶 (7)125m2/81m13答案：(1)NH3氨氣在水中的溶解度遠大于二氧化碳，先通入氨氣產物的量較多2NH32CO2Na2CrO42H2O=2NaHCO3(NH4)2CrO4(2)不可以酸溶時要形成硫酸鈣沉淀析出，而氯化鈣不沉淀(3)2NHCaO=Ca22NH3H2O(4)NH34答案：(1)焦炭燃燒放熱，提供反應所需的溫度；提高重晶石的利用率(2)KA (3)BaSZnSO4=BaSO4ZnS(4)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe2(S

17、O4)33ZnCO33H2O=3ZnSO42Fe(OH)33CO25答案：(1)Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH(其他合理答案也可) (2)Mg(OH)2、CaCO3(3)Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失(4)2FePO4Li2CO32C2LiFePO43CO(5)FePO4Lie=LiFePO41.4 g6(1)A(2)增大反應物的表面積，加快反應速率2Cr2O33O24Na2CO34Na2CrO44CO2FeO22H2O=Fe(OH)3OH(3)NaAlO2、Na2SiO3(4)使2CrO422HCr2O72H2O的平衡向正反應方向移動，盡量將CrO42轉化為Cr2O72冷卻結晶7.（12分）（1）2Cl22Ca(OH)2=Ca(ClO)2CaCl22H2O；AB （2）CaCO3、Ca(OH)2 ；（