无机工艺流程专题
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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②步反应得到的沉淀X的化学式为________。
(2)第③步反应的离子方程式是______________________________________。
(3)第④步反应后，过滤Li2CO3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：_________________。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1 g，第③步反应中加入20.0 mL 3.0
mol·L－1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④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)3＋ Cl－
(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，理论上可选用的最大区间为________。
Mg(OH)2 Zn(OH)2 MgCO3 CaCO3
开始沉淀的pH 10.4 6.4 － －
沉淀完全的pH 12.4 8.0 － －
开始溶解的pH － 10.5 － －
Ksp 5.6×10－12 － 6.8×10－6 2.8×10－9
(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。下图是工业上以铬酸钠为原料制备铬酸酐的流程。
(1)反应①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⑤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)＋4CO2(g) ΔH<0，该反应的平衡常数表达式为_______________________。下列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CO2 E．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酸亚铁锂。其主要工艺流程如下。
已知：2LiAl(SiO3)2＋H2SO4(浓)===========250～300 ℃ Li2SO4＋Al2O3·4SiO2·H2O↓。
温度/℃ 20 40 60 80
溶解度(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85
溶解度(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7
(1)从滤渣Ⅰ可得到Al2O3，如图所示。请写出生成沉淀的离子方程式________。 滤渣Ⅰ―→溶液含Al3＋――→过量试剂a 沉淀――→灼烧 Al2O3
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是______________(填化学式)。
(3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”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FePO4＋Li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：________。若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：①NaFeO2遇水强烈水解；
②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；
③2CrO42 －＋2H＋ Cr2O72 －＋H2O
(1)灼烧操作一般在坩埚中进行，下列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)①铬铁矿经粉碎处理的目的是________________________________________________；
②写出Cr2O3和纯碱、氧气反应生成Na2CrO4的化学方程式为__________________________；
③NaFeO2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。
①“酸化”步骤用醋酸调节溶液pH<5，其目的是_____________________________________； ②操作a的名称______________________________________________________________。
7.（12分）以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：
（1）氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为
▲ 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 ▲ （填序号）。
A.适当减缓通入Cl2速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使Ca(OH)2完全溶解
（2）氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2＝Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 ▲ （填化学式）。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2] ∶n[CaCl2] ▲ 1∶5（填“>”、“<”或“=”）。
（3）向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3，若溶液中KClO3的含量为100g▪L－1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 ▲ 。
8.（8分）
KAl（SO4）2·12H2O（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）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用___（填标号）。
a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH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，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2252MgBOHO和34FeO，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）写出2252MgBOHO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”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（化学式）。
（3）“净化除杂”需先加22HO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）。
（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还原剂，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 。
