无机工艺流程专题

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18.1g，第③步反应中加入20.0mL3.0mol·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________gNa2CO3参加了反应。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)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4－－沉淀完全的pH12.48.0－－开始溶解的pH－10.5－－Ksp5.6×10－12－6.8×10－62.8×10－9(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)＝17g/100gH2O。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＋4CO2(g)ΔH0，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/℃20406080溶解度(Li2CO3)/g1.331.171.010.85溶解度(Li2SO4)/g34.232.831.930.7(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4480mL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pH5，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。（2）工业上用铝土矿（主要成分为23AlO，含有23FeO、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/℃57.6180（升华）300（升华）1023①步骤Ⅰ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）。②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。③已知：（ⅰ）23AlO(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)1H=+1344.1kJ·mol-1（ⅱ）322AlCl(g)=2Al(s)+3Cl(g)2H=+1169.2kJ·mol-1由23AlO、C和2Cl反应生成3AlCl的热化学方程式为。④步骤Ⅲ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，其化学式分别为________。⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是。11．七铝十二钙（2312CaO7AlO)是新型的超导材料和发光材料，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43NHNO溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液Ⅰ中2+(Mg)c小于61510molL，则溶液PH大于______（2Mg(OH)的12spK=510)；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是，（2）滤液Ⅰ中的阴离子有（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成，从