高考化學二輪復習題型八工藝流程題對對練（含解析）

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IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII1IIIII

卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷

命題角廢棄物中提取物質(zhì)

2827

度1工藝流程

命題角

物質(zhì)制備工藝流程2728272627272627262626

度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)硫酸鐵鏤［NHFe(S0j?刈。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皴，具體流程如下：

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o

(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(填標號)。

(3)步驟③中選用足量的Hz。％理由是。分批加入H202,

同時為了,溶液要保持pH小于0.5。

(4)步驟⑤的具體實驗操作有,經(jīng)干燥得到硫酸鐵鍍晶體樣

品。

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

水，失重5.6雙硫酸鐵鍍晶體的化學式為.

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F/;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(S0<)2?12H20

|解析|(D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℃,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F/全部轉(zhuǎn)化為Fe",應(yīng)選用足量的HA;生成的Fe"能發(fā)生水解反應(yīng),H4與Fe"反應(yīng)

消耗H*,為了抑制Fe"發(fā)生水解反應(yīng),應(yīng)保持溶液的pH小于0.5。

(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)硫酸鐵銹晶體的物質(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

27

知,硫酸鐵鍍晶體的相對分子質(zhì)量為獲西弋482,NHFe(S0a的相對分子質(zhì)量為266,則所含水分子的

482-266

個數(shù)為18=12,所以硫酸鐵筏晶體的化學式為NHFe(S002,12比0。

2.(2019江蘇,19)實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO”?2上0,還含少量Si02、A1A>FezOs)為原料制取

輕質(zhì)CaC03和(陽)2soi晶體,其實驗流程如下：

(NH,)2c溶液

I

廢渣粉末過濾i濾渣----*輕質(zhì)CaCO,

I

濾液----(NHRSO,晶體

c(SO：4)

⑴室溫下，反應(yīng)CaSOD+cOT(aq)-CaC03(s)+S°2：(aq)達到平衡,則溶液中「仃)=

［爆(CaSO。=4.8X105,幾(CaC0,,)=3X10力。

⑵將氨水和NHHC03溶液混合,可制得(陽)2?)3溶液,其離子方程式為;浸

取廢渣時，向(NH3C03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行?？刂品磻?yīng)溫度在60~70°C，攪拌，反應(yīng)3小時。溫度過高將

會導致CaSCh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CaSO,轉(zhuǎn)化率的操作有o

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

取CaCb溶液的實驗方案:［己知pH=5時Fe(0H)3和

Al(0H)3沉淀完全;pH=8.5時Al(0H)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2］?

答案|⑴1.6X10'

H

(2)HC03+NH3?H20---N4+C0-3+HQ

2

(或HC03+NH3?4+C03+H，0)

增加溶液中C0~3的濃度,促進CaSOi的轉(zhuǎn)化

(3)溫度過高，(NH4)2CO3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pH介于5~8.5時,過濾

解析|(1)反應(yīng)CaSOP+cOT(aq)^CaCO3(s)+S°2：(aq)達至平衡，貝D溶液中

2225

c(SO^)c(Ca*)?c(SO)Ksp(CaSO4)4.8X10~

2:291

C(CO3)c(Ca+)-c(CO3")Ksp(CaCO3)3x10'=1gXJQ

0H2

(2)此過程類似酸式鹽轉(zhuǎn)化為正鹽,其離子方程式為HC3+NHa?H20--N4+C03+H20或

HC03+NH3?HzO=科；+C023+H。從流程看,浸取廢渣時,加入適量濃氨水可抑制(NHJ2cQ,水解,

增大c(C°2*)，促進CaSO”的轉(zhuǎn)化。

(3)溫度超過70℃時，(NH,)￡03發(fā)生分解,心二濃度降低，導致CaSO,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CaSO,的轉(zhuǎn)化率。

(4)根據(jù)題給條件,設(shè)計實驗流程為

—好一過濾［點%M(OH)上..調(diào)pH.

稀鹽酸(足量)分批加入無氣泡產(chǎn)生一分批加入5?8.5過濾。

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

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

物

質(zhì).V。K2S0.Si02Fe203Al2O3

質(zhì)

量

分2.2~2.92.8~3.122~2860~65廣2<1

數(shù)

/%

以下是一種廢鈕催化劑回收工藝路線:

KC10,KOH淋洗液NH?

廢款

中

氧

酸H

離子一洗■沉一煨

催

和

化

浸

交換「脫鋼燒*V2O.

廢渣1廢渣2流出液

回答下列問題:

(1)“酸浸"時VzOs轉(zhuǎn)化為V02,反應(yīng)的離子方程式為,同時V。

轉(zhuǎn)化成V02\“廢渣1”的主要成分是。

⑵“氧化”中欲使3mol的V0"變?yōu)閂02,則需要氧化劑KC1O：；至少為mol。

(3)“中和”作用之一是使帆以。心［形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有o

?離子交換.

(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+V,°12'洗脫RM0940H(ROH為強堿性陰離子

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”兀

(5)“流出液”中陽離子最多的是。

(6)“沉鈿”得到偏鈕酸鉞(NHNOJ沉淀，寫出“煨燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學方程

式。

0

答案|(1)VQ5+2H'-2V2+H20SiOz

(2)0.5⑶Fe(OH)3、Al(011)3(4)堿

⑸K*

(6)2NH.IV03-V205+2NH;it+H20t

解析V°；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Vz()5+2ir——2Y°；+玲0。SiO?不與解0」反應(yīng)，“廢渣1”的主要成分

是Si。?。

(2)V02'-V°；,V由+4價升高到+5價，由Cl03--C1可知,Cl由+5價降低到-1價,根據(jù)化合價

2

升降總數(shù)相等,則/7(VO)：/?(C1°3)=6：1,〃(V()2')=3mol,貝I7?(KC103)=0.5mol?

(3)加入KOH進行中和時,溶液中的Fe3\Al*轉(zhuǎn)化為FeSH”、Al(0H)3沉淀而除去,則濾渣2中

含有Fe(0H)3、Al(OH)so

(4)為提高洗脫效率,使鋼以V,0412形式存在于溶液中，須使反應(yīng)逆向進行,因此淋洗液呈堿

性。

(5)前面依次加入了KClCh、KOH,則“流出液”中陽離子最多的是K：

(6)由題意可知反應(yīng)物為NH,VO：(,產(chǎn)物之一為目標產(chǎn)品V205,由原子守恒可知反應(yīng)方程式為

2NH4V03-V&+2NH3t+HQt?

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：

電解精趣KI

銅

銀

金

合空氣瘀6曲ALfSOjk—??—稀NaOH

廢

料熔煉

己知:Al(0H)3和Cu(OH)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CuSO,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)生復雜的氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)體系中除

CuSOi和FeSz外,還有HBO,、Cu2S>FeSO,和1120,下列對該反應(yīng)的分析正確的是(填字母代

號)。

A.氧化劑為CuSO,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3molCuSOi

答案⑴陽Ag<+e=~=Ag

(2)適當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'+N°3■~=3Ag+N0t+2H20

(4)Al(OH)3和CuOAl(0H)3+0H-Al02+2H20

(5)ABC

|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CuAlOz。

(1)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入溶液:Ag-e.

,=Ag；陰極上銀離子得到電子形成單質(zhì)銀:Ag*+e^==Ag?

(2)增大渣料(含少量銀)溶于稀硫酸的速率,可采用適當增大硫酸濃度、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)的化學方程式為3Ag+4HN(h(稀)=~=3AgN03+N0t+2HQ,據(jù)此可進一步寫出離子方程式。

(4)Cu2溶液中加入硫酸鋁溶液和氫氧化鈉溶液得到Cu(0H)2沉淀和A1(00沉淀，由Al(0H)3

和Cu(011)2的分解溫度可知,煮沸后Cu(0II)2分解產(chǎn)生氧化銅,則固體B的組成為A1(011)3和CuO;氫

氧化鋁是兩性氫氧化物,如果NaOH過量,Al(0H)3會與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水,反應(yīng)的

化學方程式為:Al(OH)3+NaOH=~^102+2^0?

(5)由反應(yīng)體系中元素化合價的變化可知,反應(yīng)物為CuSOs、Fe&和HO生成物為Cu2S.FeSO,和

H2S0b反應(yīng)的化學方程式為14CuS0,+5FeS2+12H20=—7Cu2S+5FeS0,+12H2S0,?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T降低至卜2,另一部分S元素的化合價由T升高到+6

價，則CuSOi是氧化劑,Fe上既是氧化劑,又是還原劑,A正確；由反應(yīng)的化學方程式為

14CuS0(+5FeS2+12H20^==7Cu2S+5FeS0,+12H2S01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)的化學方程式可知，14mol硫酸銅參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移21mol電

4

子，則轉(zhuǎn)移2mol電子消耗§molCuSO”,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、C02O3、Ni、少量雜質(zhì)AI2O3)提取鉆、銀的工藝如下：

H2SO4SO2Na2CO5萃取劑HXNa2CO3

廢渣一/酸浸I固體

T\

沉淀有機層一?NiSO“溶液

(1)酸浸時S02的作用是o

(2)除鋁時加入碳酸鈉產(chǎn)生沉淀的離子反應(yīng)方程式

是。

放電

(3)從有機層提取出的Ni2+可用于制備氫銀電池,該電池工作原理為:NiOOH+MH宛最Ni(0H)2+M,電池放

電時正極反應(yīng)式為。

(4)用CoCOs為原料采用微波水熱法和常規(guī)水熱法均可制得使H曲分解的高效催化劑Co.Ni「

?Feq(其中C。、Ni均為+2價)。如圖是用兩種不同方法制得的Co,Ni”》Feq在10℃時催化分解

6%的HzOz溶液的相對初始速率隨x變化的曲線：

M

第

要

盡

友

翼

S

B

白

d

Z

H

①H2O2的電子式為

②由圖中信息可知:法制取的催化劑活性更高;

③c0\NF兩種離子中催化效果更好的是。

⑸已知煨燒CoCQ,吐溫度不同,產(chǎn)物不同。在400℃條件下充分煨燒CoCO,,得到固體氧化物2.41

g,CO2的體積為0.672L(標準狀況下)，則此時所得固體氧化物的化學式為。

客素一］(1)將Co"還原為Q?

3+

(2)2A1+3C°-3+3H20—2A1(OH)31+3C02t

(3)Ni00H+e+H。~=Ni(0H)2+0H

H：0：0：,

⑷①一??H②微波水熱③Co

(5)C03O4

解析|⑴廢渣中含有CoO、CoG、Ni、少量雜質(zhì)A1G等，酸浸時固體溶解，可得到含Co"、Co"、

Al3\N產(chǎn)的溶液,通入SO2的作用是將Co"還原為Co2\

(2)除鋁時控制溶液的pH,發(fā)生水解反應(yīng)使A產(chǎn)轉(zhuǎn)化為A1(011)3沉淀,加入碳酸鈉除鋁的離子方

程式為：2A產(chǎn)+3C/3+3H20-12A1(OH)31+3C021.

(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

!

+H20~=Ni(0H)2+0H?

H：0：0：

(4)①H2O2的電子式為…??H。

②由圖中信息可知,微波水熱法制得的催化劑使比。2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Co”的催化效果比N產(chǎn)好。

(5)反應(yīng)生成的CO?為0.03mol,根據(jù)C原子守恒,〃(Co)=n(CoC03)=〃(C02)=0.03mol,2.41g氧

2.41g-0.03molX59g?mol-1

化物中含氧16g?mol7=0.04mol,即該氧化物為CoQi。

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。--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：

HCkNaClO3NaxSO3H2SO4

］：H2s04、肛I

鸚分銅渣看料南*Ago

分銅液分金液分銀渣沉銀液

已知：i.分金液中含金離子主要為［AuClJ;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(S03)2『；且存在如下平衡：［AgCOU-Ag+ZS”］；

iii.“分銅”時各元素的浸出率如下表所示。

CuAuAgNi

,T,

85.704.593.5

率.

/%

(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(用化學用語表

示)。“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)Na2s0,溶液中含硫微粒物質(zhì)的量分數(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^P(Ag2S0,)=l.4X10工沉銀時為了保證不析出Ag2S01(應(yīng)控制溶液中濃度(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0.1mol-L1NiCk溶液與一定量NH.C1組成的混合溶液,可得高純度

的球形超細銀粉。當其他條件一定時,NHC1的濃度對陰極電流效率及保的成粉率的影響如圖所示：

10o1

OO

富8

8o

豪O

爆6o6O

密

遂4o4O

S

2O2

05101520

NH4cl濃度/(g?L“)

為獲得高純度的球形超細銀粉,NH.C1溶液的濃度最好控制為g?L，當NH.C1溶液的濃度

大于15g?L'時，陰極有無色無味氣體生成,導致陰極電流效率降低，該氣體為。

答案］(1)強Ag、AgClH。分解放出氧氣

(2)2Au+Cl°3+7C1+6H==2[AuCh]+3H20

⑶分銀液中存在平衡［Ag(S03)2『LAg'+2s°%，加H2SO1至pH=4,S0%轉(zhuǎn)化為

2

HS°3,C(S°3')減小,平衡正向移動，c(Ag')增大,Ag'與分銀液中C1反應(yīng)生成AgCl

S°-3+2H1-S02t+H20

⑷低于1.4X10-mol?匚,(5)10H2

解析|(1)由表中數(shù)據(jù)可知,銀的浸出率比銅高,說明鍥更容易被氧化，故金屬性Ni比Cu強。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進入分銅渣,分銅渣中銀元

素的存在形式為Ag、AgClo“分銅”時,如果溫度過高,114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［AuCL］,“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［AuClJ,反應(yīng)的離子方程式為:2Au+Cl0占+7C1+6H*——2［AuClJ+3H2。

(3)分銀液中含銀離子主要成分為［Ag(SO。2］",且存在平衡［Ag(S0：M『-Ag=2s02余，H2S0,電

離出的H降低了S02］的濃度,促使平衡［Ag(SO。j-Ag+2s。之余正向移動,Ag'濃度增大導致Ag'

與分銀液中的C1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S02,反應(yīng)的離子方

2

程式為S°3+2W_S02t+H20,

K(AgSO)1.4x10-5

ZXL-s-p---2--4-----------

(4)c(S04)=?(Ag*)-0.12mol4X103mol?LI故沉銀時為了保證不析出

Ag2so”應(yīng)控制溶液中濃度低于1.4X103mol-L1;

(5)根據(jù)圖像可知,NH.C1的濃度為10g?小時,銀的成粉率最高,所以NH.C1的濃度最好控制為

10g?匚’；陰極發(fā)生還原反應(yīng),當NH.C1濃度大于15g?1/時,陰極生成的無色無味氣體為氫氣；由

于鏤根離子水解使溶液呈酸性,故陰極電極反應(yīng)式為：2H+2e~H?t或2泄；+2Ha+2e

:

==2NH3-ILO+lbt,即產(chǎn)生的氣體為氫氣。

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

法回收WC和制備CoQs的工藝流程如下:

①H2O2MU

堿用電解1過濾,350-370T

刀算洗滌.

INH4ICO3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Fe"Fe”Co2'

開始沉淀

1.97.06.5

的pH

沉淀完全3.29.09.4

|的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

===C。'*和O

(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CoCCh的離子方程式是。

(4)實驗測得NH1HCO3溶液顯堿性。制備CoC()3時,不能將濾液加入NHK03溶液中，原因

是。

13

(5)a^n：A；p(CoC03)=l.6X10,^p(CoC204)=6.3X10%若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮，在0.01mol?L

Na2aos溶液中加入CoC。,固體能否轉(zhuǎn)化為CoCzO,沉淀?通過計算說明

_O

(6)洗滌CoC()3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

⑺CoCOa生成Co20:t的化學方程式是o

答案|(l)Fe-2e，-Fe”(2)3.2WpH<6.5

2，

(3)CO+2HC°3—CoC031+C021+H20

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

⑸c(Co2+)=jKsp(CoC()3)=^/1.6X10-13mol?L=4.OX107mol?L

22

c(Co+)?C(C2°4)=4.0X107x0.01=4.0Xl(r<《|,(Coa0,),所以不能轉(zhuǎn)化成C0C2O1沉淀

(6)灼燒時,Cotth中殘留的NHiCl分解產(chǎn)生N4和HC1(7)2CoC0:t^=Co203+C02t+C0t

|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，進行電解，電解

過程中WC進入陽極泥中,溶液中含有Fe”和Co2；加入雙氧水,Fe,被氧化為Fe”,通入氨氣,調(diào)節(jié)pH

在3.2到6.5之間,將Fe：“轉(zhuǎn)化為Fe(OH%沉淀過濾除去,濾液中含有Co2+,加入碳酸氫錢溶液生成碳

酸鉆,焙燒生成Co203?

(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)通入氨氣的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe"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NH,IIC()3溶液緩慢滴入到盛有濾液的反應(yīng)容器中,生成C0CO3的離子方程式為

2

CO'+2HC°3■~=CoC03I+COzt+40;

(4)根據(jù)題意可知,NHiHCOa溶液顯堿性,則若將濾液加入NH4HCO3溶液中會生成Co(0H)2雜質(zhì);

(5)C(CO21)=A/^P(COC03)=J1.6x1073=40X10,mol?L

'”(Co。?C(C2°“4)=4.OXIO’XO.01=4.0*1()9＜陶((；0,20,),所以不能轉(zhuǎn)化成(；。，201沉淀；

(6)分析可知,實驗中獲得的COCO,若洗滌不充分會含有氯化核雜質(zhì)，在焙燒時氯化筱分解會產(chǎn)

生污染性氣體HC1和NH3;

(7)CoC03生成Co。的同時,還會有二氧化碳與一氧化碳生成,其化學方程式為

2CoC03=^=Co20；i+C02t+C0t?

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

含鉆廢料(含Co0、Co203,單質(zhì)Al、Li等)為原料制取粗CoCk?6H?0的流程如下圖所示：

HI(D20%Na2CO3,

調(diào)pH=4.5~5W30%Na2cO3

I燒堿溶液II浸出劑②加入NaF調(diào)pH=8~8.5

用熹”含c。“及微盤)+、AI"溶冠卜聲|

含鋁溶液鋁鋰渣

|CoCl「6H聲瑪CoCi廊0型當面修駕CoCOm淀I

請回答下列問題：

(1)步驟］中主要反應(yīng)的化學方程式為____________________________________________

(2)已知COQ具有強氧化性,若步驟n中浸出劑為鹽酸,造成的后果

是o

(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CoCOa,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)。

⑸操作①是在HC1氛圍中進行的，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。

(6)某同學用標準硝酸銀溶液滴定未知濃度的CoClz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.K2CrO.iD.K2s

已知幾種物質(zhì)在20℃時的顏色及心如下表:

一

化

學

式AgClAgSCNAg2sAg2CrO4

一

二U

白色淺黃色黑色紅色

2.0X101.0X102.0X102.0X10

K.10124812

::

答案(l)2Al+2NaOH+2H2O"2NaA102+3H2t2Li+2H20=2LiOH+H2t

(2)會產(chǎn)生有毒氣體氯氣,產(chǎn)生污染

:

(3)2A1"+3C°F+3H20—2A1(OH)31+3C02t

(4)用煙泥三角

(5)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶減少晶體的溶解損失

(6)C

|解析|含鉆廢料(含CoO、C02O3、單質(zhì)Al、Li)加入堿液,Al能溶于強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C/及微量Li，、A1"

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CoC。,沉淀,燃燒碳酸鉆得到CoO;CoO

與鹽酸反應(yīng)生成C0CI2,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得C0CIL6H2O結(jié)晶水合物。

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

式為:2Al+2Na0H+2H~2NaA102+3H2t、2Li+2H2O—2LiOH+H2t。

(2)Coz()3具有強氧化性,若步驟II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HI中①的目的是進一步除去溶液中微量的Al",A1”與加入的碳酸鈉溶液發(fā)生相互促進

3+U

的水解反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為2A1+3C3+3H20--2A1(OH)3I+3C02t。

(4)實驗室燃燒CoCO：,需要在土甘煙中進行,所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈和玻璃棒外,還有生

煙、泥三角。

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

得CoCL?6HQ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)用標準硝酸銀溶液滴定未知濃度的CoCk溶液,根據(jù)幾種物質(zhì)在20℃時的顏色及腐,滴定

過程中需要有明顯的現(xiàn)象,應(yīng)該用K￡r(h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LiFePOi廢舊電極(含雜質(zhì)A1、石墨粉)回收并獲得高純Li￡03的工業(yè)流程圖如下：

溶

解

1.541.331.171.010.850.72

度

/g

(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：

浸出液中濾渣

序氧化Li+中Li

酸

號劑濃度的含

/(g?1')量/%

實

驗HCI山。29.020.10

1

實

驗1IC1NaC1039.050.08

2

實

驗HCI0,7.050.93

3

①實驗2中,NaClOs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o

⑷浸出液中存在大量H2P°4和HP°~4，已知:即°4==^P°'4+H',HP0'4^^P°34+H',結(jié)合學衡

修剪原理,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Na￡03溶液的原因

(6)簡述過程vi的操作____________________________________________________

答案|(1)增大反應(yīng)物接觸面積，增大反應(yīng)速率

(2)溶解A1,使其進入濾液1

：

⑶①Cl03+5Cl+6ir-3clzt+3H20

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)c°’3結(jié)合H’,使c(H')減小，導致HzP°4一HP°~4+H'、HP0,4Lp°''4+H’兩個電離平衡

均向右移動，c(P°、’4)增大,與Fe"結(jié)合形成磷酸鐵晶體

(5)過程iv若使用飽和NazOh溶液,其中c(C°-3)較大，易形成LizOh沉淀,減少高純Li￡()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

其進入濾液1分離除去。

(3)①實驗2中,NaClOs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:Cl03+5C1+6H'-3clzt+3H20?

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

高，故最終選擇％()2作為氧化劑。

③過程皿得到的浸出液循環(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。

⑷過程iv加入30%的NazCO：；溶液,C。、結(jié)合H'使c(H')減小，電離平衡H2P°4—HP”]+田和

HP°12i一P°3：+H'均正向移動，c(P°")增大，與Fes結(jié)合形成磷酸鐵晶體。

⑸過程iv若使用飽和Na￡03溶液,其中。(沈))較大，易形成沉淀,減少高純Li￡()3的產(chǎn)

量,故過程iv不用飽和Na2c。3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(LiCoOj是鋰離子電池的一種重要正極材料?？衫脻穹ㄒ苯?/p>

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

知:LiCoOz難溶于水;Li2c0a微溶于水、難溶于醇;CoCO2難溶于水和嚼)。

H2SO4,H2O2

廢舊鋰離,I.

過一

子電池曲*含Co*、廣濾液

正極材料Li+-

濾渣

溶液LbLiCoO：

t

Na2cO3、乙醇

(1)H202的作用是____________________________________________________________

(2)“浸取”時若加入鹽酸,Cl被LiCoOz氧化產(chǎn)生CL。該反應(yīng)的離子方程式

是。

(3)向含Co2\Li"的溶液中加入乙醇的作用是，濾渣b的主

要成分是(填化學式)。

⑷在空氣中“燃燒”時，發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式

為。

(5)可用碘量法來測定產(chǎn)品中鉆的含量。取加g樣品溶于稀硫酸,加入過量KI,以淀粉為指示劑,用

cmol-L1NazSQs標準溶液進行滴定，達到滴定終點時，消耗NaSOa標準溶液MmL,則產(chǎn)品中鉆的含

量為(以C02O3計)。有關(guān)反應(yīng):LiCoOz+4Fr=Li'+Co：1，+2H20,2Co3'+2I

202

-2CO*+I2>I2+2S2"3=~=SI°6+21\

答案|(1)還原LiCoO?

2，

(2)2C1+2LiCo02+8H'=Cl21+2Co+2Li,+4H20(3)降低LizCOs的溶解度，使其盡可能析出

Li2cO3和C0CO3Li2co3、C0CO3

鍛燒

(4)4CoC03+2Li2C03+02---4LiCo02+6C02

83cV

(5)10m%

解析|(1)“浸取"時加入HzSO」、H2O2,濾液中產(chǎn)生了Co",鉆元素化合價由+3價變成了+2價,HQ的

作用是用來還原LiCoO”

(2)“浸取”時若加入鹽酸,C1會被LiCoOz氧化產(chǎn)生CL,造成環(huán)境污染，該反應(yīng)的離子方程式為

%2t

2Cl+2LiCo02+8H~=CLt+2Co+2Li'+4H>0;由于LiCoO/難溶于水,在離子方程式中不拆。

(3)因LizCO：,和CoCOs都難溶于醵，向含Co2\Li'溶液中加入乙醵的作用是降低LizCOa、CoCO；,的

溶解度，使其盡可能析出。濾渣b的主要成分是Li￡0,和CoC03o

⑷在空氣中“燃燒”時發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式為4coe0：；+2Li2co計。2-4LiCo02+6C02o

2_

3

(5)根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式LiCoOjs/%,n(LiCo02)=cJO<10mol,由Coz()3)=5crx10“

1166X0.5X