【精选】高考化学21题+等值模拟【第17题】及答案.doc
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1、精选高考化学复习资料第十七题化工流程与实验基础题组一化工流程与化学反应原理1 辉铜矿主要成分Cu2S,软锰矿主要成分MnO2,它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物质制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下:已知:MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;Cu(NH3)4SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL1计算):开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Mn28.39.8Cu24.46.4(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有_(任写一点)。(2)酸浸
2、时,得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式_。(3)调节浸出液pH的范围为_,其目的是_。(4)本工艺中可循环使用的物质是_(写化学式)。(5)在该工艺的“加热驱氨”环节,若加热的温度过低或过高,都将造成的结果是_。(6)用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4H2O质量分数时,发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因是_(任写一种)。答案(1)粉碎矿石或适当升高温度或搅拌(其他合理答案也可)(2)Cu2S2MnO24H2SO4=2CuSO42MnSO4S4H2O(3)3.2pH4.4使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去(4)NH3(
3、多写CO2也可)(5)碱式碳酸铜产量减少(6)混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水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=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、(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,可回收到的金属化合物有_(填化学式)。答案(1)3(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2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
5、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得Li2SO4、CoSO4,可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。(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HCO与H又不能大量共存
6、,继续反应产生CO2。此题容易忽视HCO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
7、工业废气中的二氧化硫,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pHFe27.69.7Fe32.73.7Al33.84.7Mn28.39.8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pH9溶解)9加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O转化为CrO。滤液中阳离子主要有_;但溶液的pH不能超过8,其理由是_。(3)钠离子交换树脂的反应原理为MnnNaRMRnnNa,利用钠离子交换树脂除去的滤液
8、中的金属阳离子是_。(4)写出上述流程中用SO2作还原剂进行还原的化学方程式_。答案(1)2Cr33H2O2H2O=Cr2O8H(2)Na、Mg2、Ca2pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO,最终影响Cr()的回收与再利用(3)Ca2、Mg2(4)3SO22Na2CrO412H2O=2CrOH(H2O)5SO4Na2SO42NaOH题组二化工生产与实验基本操作6 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究,设计实验流程如下:已知:a.NiCl2易溶于水,Fe3不能
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