2020高考化學(xué)總復(fù)習(xí)：工藝流程題 考向考點解析及典型試題精講

工藝流程題

高考命題規(guī)律

2015年2016年2017年2018年2019年

2020年高考必備IIII11IIII11IllI11IIIIIIIII

卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷

命題角度廢棄物中提取物質(zhì)工藝

2827

1流程

命題角度

物質(zhì)制備工藝流程2728272627272627262626

2

命題角度1廢棄物中提取物質(zhì)工藝流程

高考真題體驗?對方向

1.(2019全國I,27)硫酸鐵饌NH4Fe(SO4)2?H2OJ是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶,在實驗

室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵鏤，具體流程如下：

干

凈

廢硫

硫

酸

鐵鐵

酸

鐵

屑HSO④

屑24

鐵

80-95℃溶

液固體

（NHJSO,隹

一

回答下列問題：

(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是。

(2)步驟②需要加熱的目的是，溫度保持80-95℃，采用的合適加熱方式是。鐵

屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理,合適的裝置為(填標(biāo)號)。

(3)步驟③中選用足量的H2O2,理由是-分批加入H2O2,

同時為了，溶液要保持pH小于0.5o

(4)步驟⑤的具體實驗操作有，經(jīng)干燥得到硫酸鐵鐵晶體樣品。

(5)采用熱重分析法測定硫酸鐵銹晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù),將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結(jié)晶水,

失重5.6%。硫酸鐵鍍晶體的化學(xué)式為。

答案(1)堿煮水洗(2)加快反應(yīng)熱水浴C

(3)將Fe?+全部氧化為Fe3+;不引入雜質(zhì)抑制Fe?+水解

(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)

(5)NH4Fe(SO4)2-12H2O

I解析](i)油污在堿性溶液中發(fā)生水解反應(yīng)生成可溶于水的物質(zhì),因此可使用堿煮水洗的方法去除廢

鐵屑表面的油污。

(2)加熱可以增大溶解速率;溫度低于100°C,因此可用水浴加熱;硫化氫可與堿反應(yīng)，因此可用堿

溶液來吸收,為了防止倒吸，應(yīng)選用的裝置為C?

(3)為了將Fe?+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+,應(yīng)選用足量的出。2；生成的Fe3+能發(fā)生水解反應(yīng),比。2與Fe?+反

應(yīng)消耗H+,為了抑制Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)，應(yīng)保持溶液的pH小于0.5o

(4)由溶液得到晶體的操作為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。

(5)設(shè)硫酸鐵鎂晶體的物質(zhì)的量為1mol,則失去水的物質(zhì)的量為1.5mol,質(zhì)量為27g,由此可知，

硫酸鐵錠晶體的相對分子質(zhì)量為^7?482,NHFe(SO4)2的相對分子質(zhì)量為266,則所含水分子的個數(shù)

U.U564

為警警=12,所以硫酸鐵鐵晶體的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)212H2O?

2.(2019江蘇,19)實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSOr2H2。,還含少量SiCh、A12O3,FezO?)為原料制取

輕質(zhì)CaCCh和(NHQ2SO4晶體，其實驗流程如下：

(NH,)2cCh溶液

T

廢渣粉末過濾濾渣--一*輕質(zhì)CaCO,

I

濾液--->(NH^zSO,晶體

⑴室溫下，反應(yīng)CaSO4(s)+C0"aq)-CaCCh(s)+SO：(aq)達(dá)到平衡，則溶液中空單=______

c(CO>

59

[^sp(CaSO4)=4.8x10-Xp(CaCO3)=3xl0-](.

(2)將氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NHQ2CO3溶液，其離子方程式為；

浸取廢渣時，向(NHQ2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是_。

(3)廢渣浸取在下圖所示的裝置中進(jìn)行。控制反應(yīng)溫度在60?70℃,攪拌，反應(yīng)3小時。溫度過高將會

導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降，其原因是；保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑

的量不變，實驗中提高CaSCU轉(zhuǎn)化率的操作有。

(4)濾渣水洗后，經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCCh所需的CaCb溶液。設(shè)計以水洗后的濾渣為原料，制

取CaCL溶液的實驗方案:[已知pH=5時Fe(OH)3和

A1(OH)3沉淀完全;pH=8.5時A1(OH)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2]?

答案k])1.6xl04

(2)HC03+NH3H2O^NH^+C03+H2O

(或HCO3+NH3H2O一NH：+C0：+H2O)

增加溶液中CO；一的濃度，促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化

(3)溫度過高,(NH4”CO3分解加快攪拌速率

(4)在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣，待觀察不到氣泡產(chǎn)生后，過濾，向濾液中分批加入少量

Ca(OH)2,用pH試紙測量溶液pH,當(dāng)pH介于5-8.5時，過濾

解析|(1)反應(yīng)CaSCMs)+CO*aq)一CaCCh⑸+SO：(aq)達(dá)到平衡，則溶液中空出=.吩=)?！?=

c(COf)c(Ca2+)c(CO3)

CaS5

M°4)_4.8xlQ--14

Ksp(CaCO3)-3x10-9L6"°

(2)此過程類似酸式鹽轉(zhuǎn)化為正鹽，其離子方程式為HC03+NH3H20=~=NHj+COj+H2O或

HCC)3+NH3?H2O一NH/COj+HzO;從流程看，浸取廢渣時，加入適量濃氨水可抑制(NHRCCh水解，

增大c(CO。,促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化。

(3)溫度超過70℃Bt,(NH4)2CO3發(fā)生分解,CO；-濃度降低，導(dǎo)致CaSC>4轉(zhuǎn)化率下降;在其他條件不

變時，加快攪拌速率、增大反應(yīng)物接觸面積等，均可大大加快反應(yīng)速率，提高CaSCU的轉(zhuǎn)化率。

(4)根據(jù)題給條件，設(shè)計實驗流程為

海液&,亦Ca(OH)z少量調(diào)pH

-------?過濾;慮液-----------?-----一>

稀鹽酸(足量)分批加入無氣泡產(chǎn)生*分批加入5?8.5過濾。

［不溶物

3.(2016全國HI,28)以硅藻土為載體的五氧化二鈕(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢機(jī)催化劑

中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢鈕催化劑的主要成分為：

物

V2O5VO4KzSO(SiOFezCh.7()

質(zhì)22

一

質(zhì)

量

分2.2?2.92.8-3.122?286()?651?2<1

數(shù)

生

以下是一種廢機(jī)催化劑回收工藝路線:

KC103KOH淋洗液N^Cl

氧

中

酸_JLI

廢銳覆液離子.洗■沉

化

和

浸*vo

催化劑交換「脫口鈕23

廢渣

廢渣2流出液

回答下列問題:

(1)“酸浸''時V2O5轉(zhuǎn)化為V01,反應(yīng)的離子方程式為，同時V2O4轉(zhuǎn)

化成VC)2+?！皬U渣］，，的主要成分是。

(2)“氧化”中欲使3mol的VO?+變?yōu)閂0,則需要氧化劑KCICh至少為moL

(3)“中和”作用之一是使銳以VQ；2形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有。

離子交換.

(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+V40：2^^^—R4VQ2+4OH(ROH為強(qiáng)堿性陰離子

交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈^性(填“酸”"堿"或"中”)。

(5)“流出液”中陽離子最多的是。

(6)“沉鈕”得到偏鈕酸錢(NH4Vo切沉淀，寫出“燃燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程

式，

答案⑴Vq5+2H+=_2VOJ+H2OSi02

(2)0.5(3)Fe(OH)3、A1(OH)3(4)堿

(5)K+

(6)2NH4Vo3-V2O5+2NH3T+H20f

解析(DV2O5、VO］中V均為+5價，因此“酸浸”時的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，由電荷守恒和原子守

+

恒可知反應(yīng)的離子方程式為V2O5+2H=~2VOJ+H2OOSiCh不與H2sCU反應(yīng),“廢渣1”的主要成分

是SiO2o

(2)V02+->VOJ,V由+4價升高到+5價，由CIO3TCI-可知,C1由+5價降低到-1價，根據(jù)化合價升降

2+2+

總數(shù)相等，則n(VO)：n(C103)=6：l,?(VO)=3mol,則〃(KCK)3)=0.5mol?

(3)加入KOH進(jìn)行中和時，溶液中的Fe3+、AF+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,A1(OH)3沉淀而除去,則濾渣2

中含有Fe(OH)3、A1(OH)3。

(4)為提高洗脫效率，使銳以V4O：2形式存在于溶液中，須使反應(yīng)逆向進(jìn)行，因此淋洗液呈堿性。

(5)前面依次加入了KCICh、KOH,則“流出液”中陽離子最多的是K1

(6)由題意可知反應(yīng)物為NH4Vo3,產(chǎn)物之一為目標(biāo)產(chǎn)品V2O5,由原子守恒可知反應(yīng)方程式為

△

=

2NH4VO3=W2O5+2NH3T+H20To

典題演練提能?刷高分

1.(2019湘贛十四校第一次聯(lián)考)銀銅合金廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)，從銀銅合金的切割廢料中回收銀并制

備銅產(chǎn)品的工藝如下：

電解精卷回

銅

銀

金

合空氣稀砸酸A12(SO,)L||-稀NaOH

料

廢熔煉1聞命j

渣料

、(含少量銀)

I濾渣A|

已知:A1(OH)3和Cu(0H)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃。

(1)電解精煉銀時，粗銀作極,另一電極上的電極反應(yīng)式為

(2)加快渣料(含少量銀)溶于稀硫酸的措施有、(寫出兩

種)。

(3)濾渣A與稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，濾渣A與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式

為。

(4)煮沸CuSO4混合溶液的過程中，得到固體B,則固體B的組成為;在生成固體B的過程中,

需控制NaOH的加入量，若NaOH過量,則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式

為。

(5)硫酸銅溶液可用于浸取硫鐵礦中的鐵元素，浸取時發(fā)生復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)體系中除

CuSCU和FeS2外，還有H2SO4、CsS、FeSCU和比0,下列對該反應(yīng)的分析正確的是(填字母

代號)。

A.氧化劑為CuS04和FeS2

B.反應(yīng)后溶液的pH降低

C.被氧化的FeS2占總量的30%

D.每轉(zhuǎn)移2mol電子消耗3molC11SO4

答案|(1)陽Ag++e-'~=Ag

(2)適當(dāng)增大硫酸濃度升高溫度(或粉碎渣料或攪拌等合理即可)

+:

(3)3Ag+4H+NO3==3Ag++NOf+2H2。

(4)A1(OH)3和CuOA1(OH)3+OH=~=A102+2H20

(5)ABC

I解析|由工藝流程圖可知,廢料在空氣中熔煉時,Cu被氧化，濾渣中含有CuO及少量Ag,向濾渣中加

入硫酸進(jìn)行酸浸,CuO與硫酸反應(yīng),過濾得到硫酸銅溶液(含有硫酸)，濾渣A為Ag;向濾液中加入硫酸

鋁、氫氧化鈉，煮沸后過濾得到的固體B為氫氧化鋁、氧化銅，燃燒中二者反應(yīng)得到CUA1O2O

⑴電鍍法精煉銀時,粗銀作陽極，純銀作陰極，陽極上銀失電子變成銀離子進(jìn)入溶液:Age=-Ag+,

陰極上銀離子得到電子形成單質(zhì)銀:Ag++eAgo

(2)增大渣料(含少量銀)溶于稀硫酸的速率,可采用適當(dāng)增大硫酸濃度、升高反應(yīng)溫度、粉碎渣

料增大固體表面積或攪拌等措施。

(3)濾渣A的主要成分是Ag,稀硝酸是氧化性酸，能與銀反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮氣體和水，反

應(yīng)的化學(xué)方程式為3Ag+4HNCh(稀)===3AgNO3+NOT+2H2。,據(jù)此可進(jìn)一步寫出離子方程式。

(4)CuSCU溶液中加入硫酸鋁溶液和氫氧化鈉溶液得到Cu(OH)2沉淀和A1(OH)3沉淀，由AI(OH)3

和Cu(OH”的分解溫度可知,煮沸后Cu(OH)2分解產(chǎn)生氧化銅,則固體B的組成為A1(OH)3和CuO;氫

氧化鋁是兩性氫氧化物，如果NaOH過量,A1(OH)3會與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的

化學(xué)方程式為:Al(OH)3+NaOH^=NaAK)2+2H2O。

(5)由反應(yīng)體系中元素化合價的變化可知，反應(yīng)物為CuSO4、FeS2和比0,生成物為Cu2S,FeSO4

和H2s0%反應(yīng)的化學(xué)方程式為14CuSO4+5FeS2+12H2O==7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4?反應(yīng)中,Cu元

素的化合價由+2降低為+1,一部分S元素的化合價由-1降低到-2,另一部分S元素的化合價由-1升高

到+6價，則CuS04是氧化劑,FeS2既是氧化劑,又是還原劑,A正確;由反應(yīng)的化學(xué)方程式為

14CuSO4+5FeS2+12H2O=_7Cu2s+5FeSCU+12H2sCU可知，反應(yīng)中有硫酸生成,反應(yīng)后溶液的pH降

低,B正確;由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,10個S原子中，有3個S原子失去電子,7個S原子得到電子，則

被氧化的FeS2占總量的30%,C正確;由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,14mol硫酸銅參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移21mol

電子，則轉(zhuǎn)移2mol電子消耗gmolCuS04,D錯誤。

2.(2019山東德州二模)金屬Co、Ni性質(zhì)相似,在電子工業(yè)以及金屬材料方面應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)以含鉆、

銀、鋁的廢渣(所含主要成分為CoO、CO2O3、Ni、少量雜質(zhì)AI2O3)提取鉆、鎮(zhèn)的工藝如下：

H2SO4SO2Na2cO3萃取劑HXNa2CO3

廢渣—I酸浸Icoco,固體

丁丁

沉淀有機(jī)層—NiSO,溶液

(1)酸浸時SO2的作用是?

(2)除鋁時加入碳酸鈉產(chǎn)生沉淀的離子反應(yīng)方程式

是。

.電

⑶從有機(jī)層提取出的Ni2+可用于制備氫銀電池,該電池工作原理為:NiOOH+MH獲Ni(OH)2+M,電池

放電時正極反應(yīng)式為。

(4)用CoCO3為原料采用微波水熱法和常規(guī)水熱法均可制得使H2O2分解的高效催化劑CovNi(l.

x)Fe2C>4(其中Co、Ni均為+2價)。如圖是用兩種不同方法制得的Co.rNi(』)Fe2O4在10℃時催化分解

6%的H2O2溶液的相對初始速率隨x變化的曲線：

<

因

我

邱

斐

興

髭

雕

6《

W

①比。2的電子式為

②由圖中信息可知:法制取的催化劑活性更高；

③C02+、Ni?+兩種離子中催化效果更好的是。

(5)己知燃燒COCO3時,溫度不同產(chǎn)物不同。在400℃條件下充分煨燒CoCO3,得到固體氧化物2.41

g,CO2的體積為0.672L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則此時所得固體氧化物的化學(xué)式為o

答案|(1)將Cc)3+還原為Co?+

3+

(2)2AI+3CO3+3H2O=~52A1(OH)31+3CO2T

(3)NiOOH+e+H2O:_=Ni(OH)2+OH-

(4)①H.OOH②微波水熱③Co?+

(5)CO3O4

解析|(1)廢渣中含有CoO、CO2O3、Ni、少量雜質(zhì)AbCh等，酸浸時固體溶解，可得到含Co2\Co3\

2+

AP\Mi?+的溶液，通入SO2的作用是將C<?+還原為Coo

(2)除鋁時控制溶液的pH,發(fā)生水解反應(yīng)使AP+轉(zhuǎn)化為A1(OH)3沉淀,加入碳酸鈉除鋁的離子方程

式為:2AF++3co4+3H2O=_2Al(OHH+3CO2T。

(3)從電池反應(yīng)可判斷，放電時在正極上Ni從+3價降低到+2價，電極反應(yīng)式為:NiOOH+e-+H2。

=Ni(OH)2+OHo

(4)①H2O2的電子式為H：OOH。

②由圖中信息可知，微波水熱法制得的催化劑使H2O2分解的初始反應(yīng)速率相對較大,故微波水

熱法制取的催化劑活性更高。

③由圖像可以看出,x值越大,H2O2分解反應(yīng)初始速率越大，說明Co2+的催化效果比Ni2+好。

(5)反應(yīng)生成的CO2為0.03mol,根據(jù)C原子守恒,〃(Co)=〃(CoCO3)="(CO2)=0.03mol,2.41g氧化

物中含氧241g-0Q3molx5：g皿北!。mol,即該氧化物為Co3O4?

16gmol1

3.(2019河南洛陽第四次模擬)精煉銅工業(yè)中陽極泥的綜合利用具有重要意義。一種從銅陽極泥(主要

含有銅、銀、金、少量的銀)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：

HCkNaC10Na.SOaHSO

[52sI324

麴分銅渣譽l^kAgci

分銅液分金液分銀渣沉銀液

己知：i.分金液中含金離子主要為[Au。4；分金渣的主要成分為AgCl;

ii.分銀液中含銀離子主要成分為[Ag(SO3)2F;且存在如下平衡:[Ag(SO3)2/LAg++2S0：;

iii.“分銅”時各元素的浸出率如下表所示。

CuAuAgNi

浸出率

85.704.593.5

/%

(1)由表中數(shù)據(jù)可知,Ni的金屬性比Cu。分銅渣中銀元素的存在形式為(用化學(xué)用語表

示)o“分銅”時,如果溫度過高，會有明顯的放出氣體現(xiàn)象，原因

是O

(2)“分金”時，單質(zhì)金發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)Na2so3溶液中含硫微粒物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖所示：

“沉銀”時，需加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH=4,分析能夠析出AgCl的原因為.

調(diào)節(jié)溶液的pH不能過低,理由為(用離子方程式表示)。

(4)已知Ksp(Ag2SO4尸1.4x10-5,沉銀時為了保證不析出AgzSO%應(yīng)控制溶液中SO：濃度(假定溶液中

Ag+濃度為0.1mol-L-')_o

(5)工業(yè)上，用銀為陽極，電解01mol-L-'NiCb溶液與一定量NH4C1組成的混合溶液，可得高純度的球

形超細(xì)鑲粉。當(dāng)其他條件一定時,NH4cl的濃度對陰極電流效率及保的成粉率的影響如圖所示：

1§10O

18

800次

、

即

三

賣

攜6060

糧

岳

總

富404^

運

田

0

202

05101520

NH4Cl濃度/(g】T)

為獲得高純度的球形超細(xì)銀粉,NH4cl溶液的濃度最好控制為glL當(dāng)NH4C1溶液的濃度大

于15gl“時，陰極有無色無味氣體生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低，該氣體為。

答案(1)強(qiáng)Ag、AgClH2O2分解放出氧氣

+

(2)2AU+C1O3+7C1+6H-2［AUC14］+3H2O

⑶分銀液中存在平衡［Ag(SO3)2］,—Ag++2SO］加H2s04至pH=4,SO：轉(zhuǎn)化為HSC)3，c(S0力減

+

小，平衡正向移動,c(Ag+)增大,Ag+與分銀液中Cr反應(yīng)生成AgClS0^+2H=~=SO2T+H2O

(4)低于1.4x10-3mo1.L-1(5)10H2

I解析］(1)由表中數(shù)據(jù)可知，媒的浸出率比銅高，說明鍥更容易被氧化，故金屬性Ni比Cu強(qiáng)。根據(jù)流

程圖分析,“分銅”時加入足量的NaCl可以使溶解出的Ag+形成AgCl進(jìn)入分銅渣，分銅渣中銀元素的

存在形式為Ag、AgCl?！胺帚~”時，如果溫度過高,H2O2發(fā)生分解,會有明顯的氣體放出現(xiàn)象。

(2)分金液中含金離子主要為［AuC141,“分金’'時，單質(zhì)金發(fā)生的反應(yīng)是和加入的氯酸鈉、鹽酸發(fā)生

氧化還原反應(yīng)生成［AuC14「,反應(yīng)的離子方程式為：2Au+Cl()3+7Cr+6H+-=2［AuC14『+3H20。

(3)分銀液中含銀離子主要成分為［Ag(SO3)2F;且存在平衡［Ag(SO3)2］￡-Ag++2S0：-,H2so4電離

出的H+降低了SO］的濃度，促使平衡［Ag(S03)2F1Ag++2SO；-正向移動,Ag+濃度增大導(dǎo)致Ag+與分

銀液中的反應(yīng)生成AgCl沉淀。溶液的pH如果過低，會產(chǎn)生污染性氣體SO2,反應(yīng)的離子方程式

+

為SO3+2H=~=SO2T+H2OO

⑷c(SO當(dāng):;4)=molLi=1.4xl(y3mo］］”,故沉銀時為了保證不析出Ag2so%應(yīng)

控制溶液中SO：；農(nóng)度低于1.4x10-3mo］.LT

(5)根據(jù)圖像可知,NH4cl的濃度為10g-L"時，鑲的成粉率最高，所以NH4cl的濃度最好控制為10

g-L”;陰極發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)NH4CI濃度大于15g-L4時,陰極生成的無色無味氣體為氫氣;由于鐵根離

子水解使溶液呈酸性，故陰極電極反應(yīng)式為:2H++2e-：=H2T或2NH1+2H2O+2e-2NH3-H2O+H2T，

即產(chǎn)生的氣體為氫氣。

4.(2019四川攀枝花三模)廢I日硬質(zhì)合金刀具中含碳化鴇(WC)、金屬鉆(Co)及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法

回收WC和制備Co2O3的工藝流程如下:

①H2O2W1

MIW|②NH-J

南］電解350?370七

刀真1

[wc（i）]網(wǎng)61慧*畸

iNH,HCOj溶液I

已知:在上述流程中，各種金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:

金屬離子Fe3+Fe2+Co2"

開始沉淀的

1.97.06.5

pH

沉淀完全的

3.29.09.4

pH

回答下列問題：

(1)以廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極,鹽酸為電解質(zhì)溶液。電解時陽極的電極反應(yīng)有:Co-2e^==Co2+

和。

(2)通入氨氣的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,除去鐵元素。由表中的數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇的pH范圍

是o

(3)生成CoCO3的離子方程式是?

(4)實驗測得NH4HCO3溶液顯堿性。制備CoCO3時，不能將濾液加入NH4HCO3溶液中，原因

是。

(5)已知:Ksp(CoCO3)=L6xl0"3,Ksp(CoC2O4)=6.3xl(y8。若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮，在0.01molL1

Na2c2O4溶液中加入CoCO3固體能否轉(zhuǎn)化為C0C2CM沉淀?通過計算說明

_O

(6)洗滌CoCCh不充分對最終產(chǎn)品純度并無影響,但在焙燒時會造成環(huán)境污染，主要原因是_

__O

(7)CoCO3生成Co2O3的化學(xué)方程式是。

答案|⑴Fe-2『~Fe2+(2)3.2WpH<6.5

2+

(3)CO+2HCO3-COCO3I+CO2T+H2O

(4)將濾液加入顯堿性的NH4HCO3溶液中會產(chǎn)生Co(OH)2雜質(zhì)

13712+

(5)c(Co2+)=jKsp(CoCC)3)=V1.6xIO-mol-L'M.OxlO-mol-L-,c(Co)-c(C204')=4.0x1O-

7x0.01=4610-9<%((2"204),所以不能轉(zhuǎn)化成CoC2O4沉淀

(6)灼燒時,CoCCh中殘留的NH4cl分解產(chǎn)生NH3和HC1(7)2CoCO32co2O3+CO2T+COT

I解析|由題給工藝流程知,以鹽酸為電解質(zhì)溶液,以廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，進(jìn)行電解,電解過

程中WC進(jìn)入陽極泥中，溶液中含有Fe2+和Cc)2+,加入雙氧水,Fe27it氧化為Fe?+,通入氨氣，調(diào)節(jié)pH在

3.2到6.5之間，將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3沉淀過濾除去，濾液中含有C(>2+,加入碳酸氫鐵溶液生成碳酸鉆,

焙燒生成CO2O3。

(1)電解時廢舊刀具作陽極,不銹鋼作陰極，鹽酸作電解質(zhì)溶液，依據(jù)陽極金屬放電規(guī)律可知，除了

Co失電子以外還有Fe也會失電子，其電極反應(yīng)式為Fe-2e----=Fe2+;

(2)通入氮氣的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使F"+轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3而除去。由表中的數(shù)據(jù)可知,理論上

可選擇的pH范圍是3.2WpH<6.5;

(3)將NH4HCO3溶液緩慢滴入到盛有濾液的反應(yīng)容器中，生成CoCO3的離子方程式為

2+1

CO+2HC03~COCO3I+CO2T+H2O;

(4)根據(jù)題意可知,NH4HCO3溶液顯堿性，則若將濾液加入NH4HCO3溶液中會生成Co(OH)2雜質(zhì)；

13712+

(5)c(Co2+)=jKsp(CoCC)3)=V1.6x10-=4.0xl0-mol-L-,c(Co)-c(C204')=4.0x1O-

7x0.01=4.0xl()-9<Ksp(CoC2O4),所以不能轉(zhuǎn)化成CoC2O4沉淀;

(6)分析可知,實臉中獲得的CoCCh若洗滌不充分會含有氯化鎂雜質(zhì),在焙燒時氯化鐵分解會產(chǎn)生

污染性氣體HC1和NH3;

⑺CoCCh生成Co2O3的同時，還會有二氧化碳與一氧化碳生成，其化學(xué)方程式為2COCO3—

CO2O3+CO2T+COT0

5.(2019黑龍江大慶一中模擬)鉆元素由于其良好的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。以含

鉆廢料(含CoO、CO2O3、單質(zhì)Al、Li等)為原料制取粗CoCb6H2。的流程如下圖所示：

HI①20%NajCO3,

調(diào)pH=4.5?5IV30%Na2CO3

I燒碳溶液II浸出劑②加入NaF調(diào)pH=8?8.5

界*S3道含Co"及微量j*、A1，懦液卜』月

含鋁溶液鋁鋰渣

|CoS?6HzO|^螞CoCi—液聲甥而牌ICoCO,最淀|

請回答下列問題：

(1)步驟［中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)已知CO2O3具有強(qiáng)氧化性，若步驟H中浸出劑為鹽酸，造成的后果

是。

(3)步驟HI中①的目的是除去A13+,寫出該步反應(yīng)的離子方程式_。

(4)若在實驗室煨燒CoCCh,所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈和玻璃棒外，還有、

(填儀器名稱)。

(5)操作①是在HC1氛圍中進(jìn)行的，其步驟是、、過濾、洗滌、干燥。洗滌過

程中可以用工業(yè)酒精代替水，其優(yōu)點是o

(6)某同學(xué)用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀溶液滴定未知濃度的CoCb溶液，下列可作為指示劑的是(填選項，忽

略亞鉆離子的顏色干擾)。

A.KC1B.KSCN

C.KzCrOqD.K2S

己知幾種物質(zhì)在20七時的顏色及Ksp如下表:

化學(xué)式AgClAgSCNAg2sAg?CrO4

顏色白色淺黃色黑色紅色

Ksp2.0x10」°l.OxlO122.0x1O-482.0X1012

答案|(D2Al+2NaOH+2H2(y==2NaAlO2+3H2Ts2Li+2H2O==2LiOH+H2T

(2)會產(chǎn)生有毒氣體氯氣，產(chǎn)生污染

3+

(3)2A1+3CO3+3H2O-2A1(OH)3；+3CO2T

(4)川期泥三角

(5)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶減少晶體的溶解損失

(6)C

|解析|含牯廢料(含CoO、CO2O3、單質(zhì)Al、Li)加入堿液,Al能溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鹽和氫氣，

鋰能夠與水反應(yīng)而溶解,過濾得到鉆渣和含鋁溶液;鉆渣中加入浸出劑得到含有Co2+及微量Li+、Al3+

的溶液，向該溶液中加入20%碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為4.5?5,然后加入NaF,過濾得到鋁鋰渣和

濾液;濾液中加入30%碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為8?8.5,得到CoCCh沉淀，'燃燒碳酸鉆得到

CoO;CoO與鹽酸反應(yīng)生成CoC12,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得CoCb6H2O結(jié)晶水

合物。

(1)步驟I中A1能溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鹽和氫氣，鋰能夠被水溶解，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式

s

為:2Al+2NaOH+2H20_2NaAlO2+3H2t>2Li+2H2O-2LiOH+H2f1>

(2)csO3具有強(qiáng)氧化性，若步驟n中浸出劑為鹽酸,鹽酸中的氯元素可被氧化生成氯氣，污染環(huán)境。

(3)步驟in中①的目的是進(jìn)一步除去溶液中微量的AF+,AF+與加入的碳酸鈉溶液發(fā)生相互促進(jìn)

的水解反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Al3++3CO：+3H2。-2A1(OH)31+3CC)2T。

(4)實驗室燃燒COCO3需要在培煙中進(jìn)行,所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈和玻璃棒外，還有卅輛、

泥三角。

(5)CoCL水解生成的氯化氫容易揮發(fā)，因此，操作①需要在HC1氛圍中進(jìn)行。從CoCL溶液中獲

得CoCb6H2O晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。洗滌時用工業(yè)酒精代替水

可以減少晶體的溶解損失,且酒精更加容易揮發(fā)，便于晶體干燥。

(6)用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀溶液滴定未知濃度的CoCb溶液，根據(jù)幾種物質(zhì)在20℃時的顏色及Ksp,滴定過

程中需要有明顯的現(xiàn)象,應(yīng)該用LCrCU為指示劑。

6.(2019北京昌平二模)新能源汽車的核心部件是鋰離子電池，常用磷酸亞鐵鋰(LiFePO。作電極材料。

對LiFePO4廢舊電極(含雜質(zhì)A1、石墨粉)回收并獲得高純Li2c。3的工業(yè)流程圖如下：

H濾液1|

LiFePO」研磨NaOH溶液

廢舊電極Tii

QTG鹽酸+氧化劑

1旃弼雨.*出液I

飽和N5CO,溶液30%Na2c溶液

℃

60~80|濾液21iv.沉鐵

v.沉鋰

|FePC)4?2H26]

資料:碳酸鋰在水中的溶解度:

溫度/匕020406080100

溶解度/g1.541.331.171.010.850.72

(1)過程i研磨粉碎的目的是

(2)過程ii加入足量NaOH溶液的作用是。

(3)過程iii采用不同氧化劑分別進(jìn)行實驗,均采用Li含量為3.7%的原料，控制pH為3.5,浸取1.5h后,

實驗結(jié)果如下表所示：

浸出液中Li*濾渣中Li

序號酸氧化劑

濃度/(g-L“)的含量/%

實驗1HCIH2O29.020.10

實驗2HCINaClOs9.050.08

實驗3HC1O27.050.93

①實驗2中,NaCICh與鹽酸反應(yīng)生成黃綠色氣體，大大增加了酸和氧化劑的用量，該反應(yīng)的離子方程

式為。

②結(jié)合實驗結(jié)果和①中的現(xiàn)象，最終選擇比02作為氧化劑，原因

是。

③過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是。

(4)浸出液中存在大量H2PO4和HPO＞已知:H2PO4-HPO：+H+.HPO：1PO：+H+,結(jié)合平衡移到原

理，解釋過程iv得到磷酸鐵晶體的原因—

(5)對比過程iv和v,說明過程iv不用飽和Na2cCh溶液的原因

(6)簡述過程vi的操作o

答案|(1)增大反應(yīng)物接觸面積，增大反應(yīng)速率

(2)溶解A1,使其進(jìn)入濾液1

⑶①C】O3+5Cr+6H+=~=3021+3H2。

②Li+的浸出率較高，且較環(huán)保(或節(jié)約酸和氧化劑的用量)

③提高浸出液中Li+濃度(或提高氧化劑和酸的利用率，節(jié)約后續(xù)過程中純堿的用量)

(4)C0￡結(jié)合H+,使c(H+)減小，導(dǎo)致H2PO4一HPO：+H*、HPO：一PO；+H+兩個電離平衡均向

右移動,c(PO；)增大，與Fe3+結(jié)合形成磷酸鐵晶體

(5)過程iv若使用飽和Na2co3溶液，其中c(CO；)較大,易形成Li2co3沉淀，減少高純Li2c。3的產(chǎn)

量

(6)用熱水洗滌、干燥

解析|(1)過程i研磨粉碎的目的是增大固體反應(yīng)物接觸面積，增大反應(yīng)速率。

(2)單質(zhì)鋁可溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，過程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解A1,使其

進(jìn)入濾液1分離除去。

(3)①實臉2中,NaCICh與鹽酸發(fā)生歸中反應(yīng)生成氯.氣、氯化鈉和水，反應(yīng)的離子方程式

是:CIO3+5CI+6H+—3CLT+3H20。

②實驗2生成氯氣污染空氣，增加了酸和氧化劑的用量，實臉1與實驗3相比較,Li+的浸出率較高,

故最終選擇H2O2作為氧化劑。

③過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是提高氧化劑和酸的利用率,提高浸出液中Li+濃度。

(4)過程iv加入30%的Na2cCh溶液,CO；-結(jié)合H+使c(H+)減小，電離平衡H2P。4="”。汴可和

HPO：一PO：+H+均正向移動,c(PO：)增大，與Fe3+結(jié)合形成磷酸鐵晶體。

(5)過程iv若使用飽和Na2c。3溶液，其中c(COf)較大，易形成Li2co3沉淀，減少高純Li2c0：,的產(chǎn)

量,故過程iv不用飽和Na2co3溶液。

(6)由碳酸鋰溶解度與溫度的關(guān)系可知，溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，故過程vi的操作是用熱水洗

滌,干燥。

7.(2019安徽淮北宿州二模)鉆酸鋰(LiCoCh)是鋰離子電池的一種重要正極材料?？衫脻穹ㄒ苯鸸?/p>

藝處理精選后的鋰離子電池正極材料(LiCoCh、乙煥黑)重新制備高純度LiCoCh,其流程如下(已

知:LiCoCh難溶