2021屆高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)(大題)6 電解工藝流程 習(xí)題含解析

1、熔 融 電解工流程熔 融一典例SCR 催劑是工業(yè)上廣泛應(yīng)用燃煤煙氣脫硝催化劑要成分為 TiO O 及量 、2 2 5 2Al O Fe O 等。一種從廢 催中回鎢的工藝如下：2 3 2 3回答下列問題(1)酸浸還中 V O 轉(zhuǎn)化成可溶于水的 VOC O ， O 中 V 的價_該反應(yīng)的化學(xué)2 5 2 4 2 4方程式?？捎脻馑岽娌菟?，但缺點_(2)堿浸時 WO 化為 WO23 4的離子方程式_(3)試劑 a可用選填鹽酸、氧化”水”。渣主要成分。(4)溫下 K Ca(OH) =5.5106sp 2 sp 94?！版u程中不斷加入石灰，當(dāng)測液中pH=13 時，c(WO)為_molL4(留 2 效數(shù)字

2、)(5)熔融電解”程中陰極反應(yīng)為 WO4方程式解釋該現(xiàn)_。+6e=W+4O電解過程中石陽極有損耗并有氣體產(chǎn)生，用反應(yīng)【案了回收釩的速度V O 3H O =2VOC O 2 與五氧化二釩的反應(yīng)速率下降低（2 WO 2OH2- +H 2（3氨Al(OH)3、Fe(OH)3（45mol/L（5 = 2CaO 【析從廢催化劑中回收金屬鎢，先項催化劑中加入 HC 溶進酸浸還原回收釩；再加入氫 2 2 4氧化鈉，反應(yīng)后進行過濾得到鈦；再加入氨水調(diào)節(jié) pH，過濾掉氫氧化鋁和氫氧化鐵；再加入灰乳過濾得到 CaWO，最后熔融狀態(tài)下電解得到金屬(1)VOC O 中，C 3 價，O 為- 價，則可得出 V 為+ 價

3、 4 2 4反應(yīng)方程式為V 3H C =2VOC O O 2 2 ，用濃鹽酸代替的缺點為，濃鹽的酸性較強，與五 氧 化 二 釩 的 反 應(yīng) 速 率 下 ， 降 了 回 收 釩 的 速 度 ； 3轉(zhuǎn) 化 為 WO 4的 離 子 方 程 式 為WO 2OH=WO+H O(3)試 a 可氨調(diào) ，加入可能會直接導(dǎo) pH7，而氫氧化鈉為強sp熔 融堿，不利于精準調(diào)至 pH=9)，渣要沉得 Al(OH)sp熔 融3 Fe(OH) (4)pH=13 時， pH=lgc(H 3) ，K =c(H+w)c(OH14， 可 得 c(OH)=0.1mol/L 又 為 (Ca(OH) sp 226， 所 以c(Ca4

4、，而 Ksp 2+4)c(WO4)，所以2-)=K 5.5 =1.6 ；陽去電子，發(fā)生了氧反應(yīng)，題目已知，陽極有損耗且有氣體產(chǎn)，則說明有二氧化碳生成，故反應(yīng)方程式為： = 2CaO 。二模練1用含鋰廢(主金屬元素的含量Ni6.55%Ca6.41%Mg13.24%)制 Li CO ，其制2 3備 +電池的正極材料 LiFePO4。部分工藝流程如下：資料： 、濾液 中子的濃(gL) ：iiEDTA 某些二價金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性合物。 iii某些物質(zhì)的溶解(S)如表示： CO 粗2 3（1）上述流程中為加快化學(xué)反速率而采取的措施_。 （2）濾渣 2 主要成分_。（3）向濾液 2 中加入 ，加入飽

5、和 的操作_CO 液90C 下反應(yīng)后，分離固體 Li CO 粗 2 3 2 3（4）處理 1kg 含 3.50%的，鋰的出率為 a，+轉(zhuǎn) Li CO 的率 b，則粗品中含 Li CO2 3 2 3的質(zhì)量_。 CO 粗2 3（5 CO 轉(zhuǎn) LiHCO 后法解 溶備高純度 電池級 Li CO 。 2 3 3 3 2 3電解原理如圖所示，陽極的電極應(yīng)式_，使用_填陽“陰”離換膜。III備 4（6將電池級 Li CO 和 CFePO 高下反應(yīng) 和一種可燃氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2 3 4 4_【案研磨、熱（2）2、 、Ca(OH)2 2（3）趁熱過濾（4）185ab（5）4HCO 3-4e +2H

6、O2 2 2陽高溫（6）Li CO 2LiFePO 2 3 4 4【析為加快含鋰廢主金屬元素的含量Li3.50%Ca6.41%、Mg13.24%)的浸速率，將其研磨粉碎，并用稀硫酸 度下溶浸，由于硫酸鈣屬于微溶物，經(jīng)過濾，成含有 Li+、2+、Mg2+SO4、少量 2+濾液 ， 含有硫酸鈣和不溶于硫酸的雜質(zhì)，向濾 1 中入氧鈉調(diào)PH 值 12將 NiMg少 Ca2+轉(zhuǎn)化為 Ni(OH)2Mg(OH) Ca(OH) 過濾主要含有 + 2 224和極少量 Ni2+Mg2+Ca的 2，渣 2 有 Ni(OH) Mg(OH) Ca(OH) ，向濾液 中 EDTA 將2 2 2少量 Ni、Ca2+為穩(wěn)定

7、的絡(luò)合物，再加入飽和碳酸鈉溶液將 +化為碳酸鋰沉淀，并加熱，趁熱過濾，用熱水洗滌分離出碳酸鋰再經(jīng)過一系列操作最終制取正極材4，據(jù)此分析解答根析和上述流程圖示中為加快化學(xué)反速率而采取的措施是研磨 70； 根析和資料 i，Ni、Mg 在溶液中的濃度變化較大 2 要成分含有 Ni(OH) 和 Ca(OH) 濾液 中加 ，2 2 2與 Ni2+、Mg2+轉(zhuǎn)穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而確保它們不與 +一淀，再加入飽 Na CO 溶，90C2 3下充分反應(yīng)后，形成碳酸鋰的熱和溶液，通過趁熱過濾分離出固體碳酸鋰的粗品理 1kg 含 3.50%的廢渣，鋰的浸出率為a + 化為Li2CO 的率為 b廢渣中出鋰的物質(zhì)的量為

8、 31000g 3.50% a= 3.50% mol轉(zhuǎn)化為 Li CO 的的物質(zhì)的量為2 3 3.50% b，鋰素守恒，則碳酸鋰2 3的物質(zhì)的量為2 31000 3.50% a 1000 ，品中含 Li CO 的質(zhì)量是7 2 2mol 74g/mol=185abg (5) Li CO 轉(zhuǎn)為 LiHCO 后隔膜法電解 液HCO -參與電極反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二化碳，才能制2 3 3 3 3備高純度的 解生反應(yīng)極反應(yīng)式 43- +3O +2H O； 2 2 2Li+移向陰極生成 使了子交換膜將級 Li CO 和 C 高反應(yīng) LiFePO2 3 4 4高溫和一種可燃性氣體質(zhì)守恒燃性氣體應(yīng)是一氧化碳反化學(xué)方程式

9、是 CO +2C+2FePO =2 3 42LiFePO 。42鎳(及其化合物廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)電池、電鍍催化劑等領(lǐng)域。(1)NiSO 6H O 晶種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等，可由鍍廢除鎳4 2外，還含有 Cu2+Zn2+、等為料獲得。操作步驟如：入 Na S 的是 知： K (FeS)=6.3102 sp Ksp(CuS)=1.31036 sp(ZnS)=1.310，K (NiS)=1.11021sp用酸鈉 代 H O ，氯酸鈉與濾的離子程式_。3 2 2濾液加 NaOH 調(diào) pH 在圍內(nèi)生成氫氧化鐵沉淀。已知常溫下 e(OH) 的 =1.0103 sp若要使溶液中 3+

10、)1.010molL，則應(yīng)該控制溶液 pH 范小_。作括過程：過濾，用 H 溶，_過濾、無水乙洗滌獲得 NiSO 6H 晶。2 4 4 2(2)雙三解法處理含鎳水的原理示意圖，陽極的電極反應(yīng)式 ；解過程中需要控制溶 液 為 右，原因?！景赋ト芤褐械?Zn2+和 Cu2+2+3+=6Fe3+Cl O 32蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（4OH-4e O+O 過 Ni2+ 2 2會形成氫氧化物沉淀 過時氣析出，降低鎳的回收率【析廢渣（除含鎳外，還含 、Cr 素的化合物雜質(zhì)溶解調(diào)節(jié) 過濾后除去鐵離子液有二價鐵離價離離離等雜質(zhì)液 I 入硫化鈉形成 CuSZnS沉淀，可除去銅離子、鋅離子，濾，濾液 加 HO 是鐵

11、氧化成三價鐵，再通過調(diào)節(jié) 使鐵 2 22 和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而去液有性硫酸鹽要 NiSO2 4還有 Na SO 再碳酸鈉沉 2 4淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與酸反應(yīng)生成 NiSO4晶體上可知，加入 Na S 的是除去2溶液中 2+、 Zn2+； 入氧化劑將濾液 的 Fe2+轉(zhuǎn)化成 3+，氯酸鈉與濾 離子方程式為：6Fe2+ 3+=6Fe+Cl ；中 c(Fe3+2)1.010molL1，- )=3K Fe(OH) 33+ 3 1.010111，常溫下，c(H + K ) 則應(yīng)該控制溶液 pH 范不 3溶液中得到晶體，還需要的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶氧子發(fā)生氧化反應(yīng)生氧氣，反應(yīng) 式為4O

12、H-4e=2H O+O ；pH 過高鎳離子形成氫氧化物沉淀pH 過，氫子放電較多，有氫氣析出， 也不利于 Ni 的收，故電解過中，需要控制溶液 pH 為 4 左。3欲降低廢水中重金屬元素鉻毒性，可將 Cr O22 7轉(zhuǎn)化為 Cr(OH) 沉除去。已該條件下：3（1）某含鉻廢水處理的主要流如圖所示： 初 沉 中 加 入 的 混 凝 是 K SO Al (SO ) 24H O ， 作 用 為 ( 離 子 方 程 式 表 示 )_2 4 2 4 3 2_。應(yīng)中發(fā)生主要反的離子方程式是 Cr O2 73+=2Cr3+2+4H O。據(jù)沉法和“4 2法”的理中加入 溶中發(fā)主要反應(yīng)的離子方程式_、 _證明

13、沉完的法。（2）工業(yè)可用電解法來處理含 CrO2 7廢水。實驗室利用如圖裝置模擬理含 Cr 22 7的廢水，陽極反應(yīng)式是 Fe-2e=Fe2+應(yīng) +2e=H 2與酸性溶液中 Cr22 7反應(yīng)的離子方程式，得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉完全。用電解法處理該溶液中 0.01mol _gO2 7時，至少得到沉淀的質(zhì)量是【案 O Al(OH) (體)+ 2 3Cr +3 O2測定溶液的 pH若 pH8，則證明 Cr沉完（2）CrO2 7+14H+3+3+ 8.482【析 Al (SO ) 24H O 為電解質(zhì)，在溶液中完全電離，成 Al3+2 4 2 4 3 2和 24、+，3+能水解生成氫氧化鋁膠體A

14、l+3H Al(OH) （體+ 2 3，氫氧化鋁膠體具有吸附性，能附水中的懸浮物，所以能作凈水劑，故答案為 Al3+ 2Al(OH) (膠 )+ 3； 應(yīng)池中發(fā)生主要應(yīng)的離子方程式是 CrO2 73 +3SO2 ，反應(yīng)后溶液中有 H+、Cr；據(jù)沉法和中和法的原理， 4 2向 沉 淀 池 中 加 入 NaOH 溶 液 會 H+發(fā) 生 反 應(yīng) H+OH=H O ， Cr2與 NaOH 發(fā) 反 應(yīng)Cr=Cr(OH) 給信息可知 沉全時 為 定液 3 3則證明 Cr3+沉淀完全，故答案為3+=Cr(OH) 、H+3+OH=H O；定溶液的 pH pH，則證明 2Cr沉淀完全鐵離子與 22 7發(fā)生氧化還

15、原反應(yīng)，被還原為 3+，重鉻酸根具有強氧化性，能將成的亞鐵離子氧化為三價，即 2+ O2+14H+=6Fe+2Cr3+ O；隨著電解進行，溶液中 +2 7 2)逐漸減少，打破了水的電離平衡，促進了水電離，使溶液 OH濃度增大，溶液的堿性增強，生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀，金屬陽離子在陰極區(qū)可沉完全；根據(jù) CrO2 7+14H +6Fe3+ ，Cr3+ 2=Cr(OH) 、3Fe+3OH=Fe(OH) 知 0.01mol Cr O3 2 7，可生成 0.02mol Cr(OH) 0.06mol Fe(OH) ，至少得到沉淀的質(zhì)量是3 30.02mol103g/mol+0.06mol

16、107g/mol=8.48g；答為Cr 22 7+6Fe2+14H 3+6Fe3+ O。 24從砷化鎵廢主成為 GaAs含 Fe O 、 雜質(zhì)中鎵和砷的工藝流程如下：2 3 2 3已知：(既溶于也能溶于堿，與 NaOH 溶應(yīng)生成 NaGaO 和 H 。2 2回答下列問題：(1)漿化是化鎵廢料轉(zhuǎn)變成懸濁液過程，其目的(2)化鎵GaAs)“堿浸時砷化 AsO 進溶該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。3 4(3)“ 堿 ” 的度控制在_(填。70，溫度不能過或過低的原因是_ “ 濾 I” 的為(4)浸出液中加 H “中和”節(jié) 和硅共沉淀，不同 pH 時率如下表示。根據(jù)表中2 4數(shù)據(jù)可知，“和的 應(yīng)節(jié)至范內(nèi)沉的果好

17、(5)旋流電時用惰性電極，則所液溶質(zhì)主要_(學(xué)式，進循利，高 經(jīng)濟效益。(6)用 240kg 含 的化料回收鎵到為 鎵 鎵收率_ (結(jié)果保留一位小?！景冈龃蠼佑|面積，提高堿浸效率（使堿浸更充”等合理答案也可）（2GaA O AsO +6H Os 2 2 2 3 4 2（3溫過時速率慢，溫度過高易導(dǎo)致 H （45.06.0（5HSO2 4O 解2 2Fe 、2 3 3（697.6【析砷化鎵廢料，主要成分 含 Fe O 、 和 等，加入 NaOHH GaAs 2 3 2 3 2 2化為 、 ， 轉(zhuǎn) Na SiO 進溶液Fe O 難溶于氧化鈉溶液形成濾浸2 3 4 2 2 3 2 3 3出液中加硫酸

18、調(diào)節(jié) ， Ga(OH) H SiO 沉，鎵硅沉中入酸 生 (SO ) 溶3 2 3 3 2 4 3液，電解 Ga(SO ) 溶生 Ga、氣硫砷化鎵廢料轉(zhuǎn)變成懸濁液，以增大與氫氧化鈉、過氧 2 4 3化氫的接觸面積浸率化鎵(GaAs)在浸時O 反 AsO ， 2 2 2 3 4該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 GaAs+4NaOH+4H O +Na ；(3)浸溫度控制在 70右，溫2 2 2 3 4 度過低時堿浸速率慢，溫度過高導(dǎo) HO 分解所以溫度不能過高或過低 O 溶于氫氧化鈉 2 2 2 3 3溶液“ I分為 Fe O 、CaCO ；(4)出液中加 H SO 進行中和，調(diào)節(jié) 使硅共沉淀2 3 3 2

19、4范圍在 5.06.0 ，鎵和硅沉淀高、砷沉淀率低，所“中 應(yīng)調(diào)節(jié)至鎵和硅范圍 5.06.0 內(nèi)(5)電解 Ga(SO ) 溶生成 Ga、氣硫酸，則所尾溶質(zhì)主要是 H 可進行循環(huán)利用，提高經(jīng)濟效 2 4 3 2 4益 (6) 若 240kg 含 3% 砷 廢 料回收 ，得 到 純度為 99% 的 鎵 ， 鎵 的 回收 率 為 99% 100%=97.6%。5硫酸鎳是一種重要的化工中體，是鎳行業(yè)研究的熱點。一種以石油化工中廢鎳催化成 3和 ，含少量 Fe O 、Cr O 為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如圖： 2 2 3 2 3已知：、Ni(OH)2、 均溶Cr(OH) 是氫氧化物。 3 3 不于 N

20、H Cl-水的混合液Ni(OH) 溶 NH 氨水混合液生Ni(NH ) 2+3 4 2 4 3 6。請回答下列問題：(1)酸溶時提高浸取率，可采取的施_任出一)。(2)濾渣 的要分。(3)一次堿時，加入的 NaOH 液需過量，則含鉻微粒發(fā)生應(yīng)的離子方程式_。 (4)氨解的為_，凈時入的 H S 的的是將鎳元素轉(zhuǎn)化_淀。2(5)氧化時反應(yīng)的離子方程。(6)二次堿時溶液中的 Ni沉完離子濃度5molL時離沉淀完全)維持 c(OH)不低_(已知 Ni(OH) 的 K 152 sp，1.4)。(7) Ni 電極制取 Na 原理圖所示電在極附近生成紫紅色的 FeO 2-電解時陽2 4 4極的電極反應(yīng)式_，離交換膜(為_(填陰或陽”離換膜?！景干邷囟?、將廢鎳催化劑粉碎、攪拌等（2）2（3）Cr3+=CrO+2H O2 2（4）除去 Fe3+NiS（5）3=3Ni+2NO+3S+4H O2（6）1.410mol/L（7）-6e+8OH2+4H 4 2陰【析廢鎳催化要成分為 NiCO3和 SiO ，量 Fe O 、Cr O )原料制備硫酸鎳，加入 的硫 2 2 3 2 3酸酸溶 Fe O Cr 反進入溶液中SiO 不應(yīng)