广东省惠州市东江高级中学流程专题1全国卷高考题带答案Word格式.docx
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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6C+xLi++xe-=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)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Li1-xCoO2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)。
(1)+3
(2)2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑
(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O2H2O2
2H2O+O2↑;
有氯气生成污染较大
(4)CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O
(5)Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C
(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
2013国甲27
27.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(II)、Ni(II)等杂质)的流程如下:
提示:
在本实验条件下,Ni(II)不能被氧化;
高锰酸钾的还原产物是MnO2。
(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为 ;
在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 。
(2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检查沉淀是否洗涤干净的方法是
。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·
xZn(OH)2。
取干燥后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g,则x等于 。
(1)Fe2+和Mn2+ MnO4-+3Fe2++7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质
(2)置换反应 镍
(3)取少量水洗夜于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净(4)1
2014国乙27
次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式:
______________________________________。
(2)H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。
①(H3PO2)中,磷元素的化合价为_________。
②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1,则氧化产物为:
__________(填化学式)
③NaH2PO2为____________(填正盐或酸式盐),其溶液显____________(填弱酸性.中性.或者弱碱性)
(3)(H3PO2)的工业制法是:
将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与硫酸反应,写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式:
___________________________________________________________。
(4)(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。
工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子.阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式______________________________。
②分析产品室可得到H3PO2的原因________________________________________________________________。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室,其缺点是产生________杂质。
该杂质产生的原因是:
_____________________________
(1)H3PO2
H++H2PO2-
(2)①+1②H3PO4③正盐弱碱性
(3)2P4+3Ba(OH)2+6H2O=3Ba(H2PO2)2+3PH3↑
(4)①2H2O-4e-=O2↑+4H+;
②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室.二者反应生成
③PO43-;
H3PO3或H2PO2被氧化
2014国甲27
铅及其化合物可用于蓄电池,耐酸设备及X射线防护材料等。
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层,铅在周期表的位置为第 周期第 族;
PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;
PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。
阳极发生的电极反应式为 ,阴极观察到的现象是 ;
若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式 ,这样做的主要缺点是 。
(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(
)的残留固体,若a点固体表示为PbOx或mPbO2•nPbO,列式计算x值和m:
n值
_______________________________________________________
2015国乙27
硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·
H2O和Fe3O4,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:
(1)写出Mg2B2O5·
H2O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H2O2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(NaBH4),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 。
(1)Mg2B2O5·
H2O+2H2SO4
2MgSO4+2H3BO3提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径。
(2)Fe3O4SiO2和CaSO4
(3)将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去
(4)(七水)硫酸镁(5)
(6)2H3BO3
B2O3+3HO B2O3+3Mg
3MgO+2B
2015国甲26
酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可以得到多种化工原料,有关数据如下表所示:
溶解度/(g/100g水)
温度/℃
化合物
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-39
(1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为:
(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。
(已知F=96500C·
mol-1)
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可以通过_______________分离回收;
滤渣的主要成分是MnO2、___________和 ,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为 ,其原理是 。
(4)用废电池的锌皮制作ZnSO4·
7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:
加入稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为 ,加碱调节pH为 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×
10-5mol·
L-1时,即可认为该离子沉淀完全);
继续加碱至pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·
L-1)。
若上述过程不加H2O2后果是 ,原因是 。
(1)MnO2+e—+H+=MnOOH;
Zn+2MnO2+2H+=Zn2++2MnOOH(注:
式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH4+)
(2)0.05g
(3)加热浓缩、冷却结晶;
铁粉、MnOOH;
在空气中加热;
碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2
(4)Fe3+;
2.7;
6;
Zn2+和Fe2+分离不开;
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
2016国乙28
NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______________________________________________________。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为_____________、_____________。
“电解”中阴极反应的主要产物是____________。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________,该反应中氧化产物是_____________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为__________。
(计算结果保留两位小数)
【答案】
(1)+3;
(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4;
(3)NaOH溶液;
Na2CO3溶液;
ClO2-(或NaClO2);
(4)2:
1;
O2;
(5)1.57g。
2016国丙28
以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为:
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<
1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为____________________________________________,同时V2O4转成VO2+。
“废渣1”的主要成分是_____________。
(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有_________________。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:
4ROH+V4O124−
R4V4O12+4OH−(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈________(填“酸”“碱”“中”)性。
(5)“流出液”中阳离子最多的是_____________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式:
________________________。
(1)V2O5+2H+==2VO2++H2O;
SiO2;
(2)0.5;
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)碱;
(5)K+;
(6)2NH4VO3
V2O5+2NH3↑+H2O↑。
2017国乙27
27.(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为___________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以
形式存在,写出相应反应的离子方程式______________________________。
(3)TiO2·
xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:
30
35
45
50
TiO2·
xH2O转化率%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·
xH2O转化率最高的原因__________________________________________________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为__________。
(5)若“滤液②”中
,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使
恰好沉淀完全即溶液中
,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?
(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为
。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。
(1)100℃、2h,90℃,5h
(2)FeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++
+2H2O
(3)低于40℃,TiO2·
xH2O转化反应速率随温度升高而增加;
超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·
xH2O转化反应速率下降
(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(
)=
mol·
L−1=1.3×
10–17mol·
L−1,c3(Mg2+)×
c2(
)=(0.01)3×
(1.3×
10–17)2=1.7×
10–40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
2017国甲26
26.(14分)水泥是重要的建筑材料。
水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。
加入硝酸的目的是________________________________________,还可使用_________________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是________________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
(3)加氨水过程中加热的目的是____________________________。
沉淀B的主要成分为_____________、____________(写化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:
+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。
实验中称取0.400g水泥样品,滴定时消耗了0.0500mol·
L−1的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为____________。
(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HF=SiF4↑+3H2O)
(3)防止胶体生成,易沉淀分离Fe(OH)3Al(OH)3
(4)45.0%
2017国丙27
27.(15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为______________。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是___________________________________________________________________________。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是__________,滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变_________(填“大”或“小”),原因是________________________________(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到___________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2kg,产率为____________。
27.
(1)2:
7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)FeAl(OH)3
(3)小2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O(4)d复分解反应(5)
2018国乙27
27.(14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式__________________
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:
①pH=4.1时,Ⅰ中为_____________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是________________________________________。
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
阳极的电极反应式为___________________________。
电解后,________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·
L−1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。
滴定反应的离子方程式为_____________,该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·
L−1(以SO2计)。
27.(14分)
(1)2NaHS
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