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1、微专题十二工艺流程综合题型研究【知识网络】 (本专题对应学生用书第6472页)【能力展示】能力展示1(2013新课标卷)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
2、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，可回收的金属化合物有(填化学式)。答案(1) +3(2) 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3) 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2有氯气生成，污染较大(4) CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O(5) Li1-xCoO2+LixC
3、6LiCoO2+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解析(1) 根据化合物化合价代数和为0，LiCoO2中Co元素的化合价为+3价。(2) 电池正极材料，有钴酸锂(LiCoO2)，导电剂乙炔黑和铝箔等，“正极碱浸”即是铝和氢氧化钠溶液反应：2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(3) 锂离子电池正极材料中的钴酸锂(LiCoO2)，导电剂乙炔黑和铝箔经过碱浸后剩余LiCoO2，结合流程图中后面生成的是Li2SO4、CoSO4，“酸浸”发生的氧化还原反应的化学方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2C
4、oSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2；若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，氯离子被氧化会有氯气生成，污染较大。(4) 用NH4HCO3沉淀CoSO4生成CoCO3，结合质量守恒写出反应的化学方程式：CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O。(5) 由LiCoO2转化成Li1-xCoO2得到电子，电极反应式为LixC6-xe-6C+xLi+，正极是Li1-xCoO2得电子转化成LiCoO2，总的电池反应方程式+LixC6LiCoO2+6C。(6) 放电时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，有利于锂在正极的回收。在整个回收
5、工艺中，可回收的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。2(2015新课标卷)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下：回答下列问题：(1) 写出Mg2B2O5H2O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(填化学式)。(3) “净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是；然后再调节溶液的pH约为5，目的是。(4) “
6、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的硼钢。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： 。答案(1) Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3粉碎铁硼矿、充分搅拌、适当升高温度等(任写两条)(2) Fe3O4SiO2和CaSO4(3) 氧化溶液中的Fe2+使溶液中的Al3+和Fe3+变成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，然后除去(4) (七水)硫酸镁(5) Na+(6) 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO
7、+2B解析(1) 根据题干信息可知硼酸难溶于水，Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式为Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；提高浸出速率常用的方法有：适当提高酸的浓度、粉碎铁硼矿、充分搅拌、适当升高温度等。(2) 常见的有磁性的物质有Fe、Fe3O4；“浸渣”中还剩余的是不溶于硫酸的SiO2和微溶于水的硫酸钙。(3) 结合流程图，酸浸后溶液中的离子主要有Mg2+、Fe2+、Al3+、Fe3+，能够和H2O2溶液反应的是Fe2+，加入H2O2溶液的作用是氧化溶液中的Fe2+；再调节溶液的pH约为5，目的是除去溶液中的Al3+和Fe3+。(4) “粗硼酸”中的主要杂质
8、是未除去的镁形成的(七水)硫酸镁。(5) 硼氢化钠(NaBH4)是离子化合物，电子式为Na+。(6) H3BO3不稳定，分解生成B2O3和H2O，B2O3和Mg反应生成MgO和B。【考题分析】 年份试题知识点分值2013第27题电极反应式、化学方程式、电池总反应式的书写，物质的回收，环境保护15分2015第27题化学方程式的书写，加快浸出速率的措施，物质的分离提纯，电子式的书写15分【备考策略】在全国近几年的高考中，主要考查物质的制备和提纯的工艺流程，其中涉及元素及其化合物的性质、离子反应、氧化还原反应、电池反应等。在2016年的备考中，应关注元素化合物知识与生产、生活的联系，善于从基本概念和
9、反应原理的角度分析流程图试题中的元素化合物知识。解答这类试题要注意循环经济、原子经济、节能环保等要求。1(2015江西模拟)氯酸镁Mg(ClO3)2常用作催熟剂、除草剂等，制备少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下：已知：卤块的主要成分为MgCl26H2O，含有较多的MgSO4、MgCO3、FeCl2等杂质。四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如右图所示。(1) 过滤的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还需要。(2) 加H2O2调节pH后过滤所得滤渣的主要成分为。(3) 试剂X的滴加顺序为(填字母)。a. BaCl2溶液，Na2CO3溶液，过滤后加适量盐酸b. Na2CO3溶液，BaCl
10、2溶液，过滤后加适量盐酸c. 以上两种顺序都可(4) 加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式为 ，再进一步制取Mg(ClO3)26H2O的实验步骤依次为：蒸发浓缩；趁热过滤；过滤、洗涤。(5) 产品中Mg(ClO3)26H2O含量的测定。步骤1：准确称量4.20 g产品配成100 mL溶液。步骤2：取10.00 mL溶液于锥形瓶中，加入30.00 mL 0.200 molL-1 Na2S2O3溶液。步骤3：用0.100 molL-1碘液滴定剩余的Na2S2O3，此过程中反应的离子方程式为2S2+I2S4+2I-。步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗标准碘液20.00 mL。1 步骤2
11、中，硫元素被氧化至最高价态，试写出该反应的离子方程式： 。2 产品中Mg(ClO3)26H2O的质量分数为 。答案(1) 玻璃棒(2) Fe(OH)3(3) a(4) MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl冷却结晶(5) 3S2+4Cl+3H2O6S+4Cl-+6H+95%解析(1) 过滤实验用到的仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸、铁架台等，其中玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯。(2) 加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，由于Fe3+Fe(OH)3沉淀的pH3，所以调节pH=4的目的是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。(3) 先加入BaCl2溶液可以除去溶液中的S，再加
12、入Na2CO3溶液可以除去过量的Ba2+，过滤后加入适量盐酸，使C转化为CO2挥发；如果先加入Na2CO3溶液再加入BaCl2溶液，则新引入的Ba2+无法除去，达不到提纯的效果。(4) 加入NaClO3饱和溶液发生反应的化学方程式为MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl。根据题给图像可知：Mg(ClO3)2溶解度随温度变化较大，可以通过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤洗涤的方法获得晶体。(5) 根据3S2+4Cl+3H2O6S+4Cl-+6H+、2S2+I2S4+2I-可以得出：4Cl3S2、2S2I2，所以用 0.100 molL-1碘液滴定至终点的过程可以得出剩余S2的
13、物质的量=20.100 molL-120.0010-3 L=0.004 mol，和Cl反应的S2物质的量=0.200 molL-130.0010-3 L-0.004 mol=0.002 mol，所以Cl物质的量=0.002 mol，产品中Mg(Cl6H2O的质量分数=100%=95%。2(2015河北唐山模拟)工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿(FeOV2O5)碱熔法提取V2O5。简要流程如下：已知：焙烧时Al2O3和V2O5都能与纯碱反应，生成相对应的钠盐，同时放出CO2气体。常温下物质的溶解度：NaVO321.2 g/100 g水；HVO30.008 g/100 g水。(1) 请写出钒铁矿焙烧时，V2O5与纯碱反应的化学方程式： 。“浸出渣B”的主要成分可能是；(填化学式，可不填满)。(2) 生产中，不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是 。(3) “操作”包括、洗涤、干燥。如果不洗
