《2020届高考化学复习之大题精做6电解工艺流程 （教师版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考化学复习之大题精做6电解工艺流程 （教师版）（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、例：某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂。通过如下简化流程既脱除燃媒尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已省略）。请回答下列问题：(1)下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是_（填编号）；ANaOH溶液、酚酞溶液 B稀H2SO4酸化的KMnO4溶液 C碘水、淀粉溶液 D氨水、酚酞溶液(2)写出软锰矿浆吸收SO2的化学方程式_；(3)用MnCO3，能除去溶液中的Al3+和Fe3+，用原理解释：_。(4)写出KMnO4与MnSO4溶液反应的离子方程式_；(5)工业上将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解，可制得K
2、MnO4。装置如图：D是溶液_；结合电极反应式简述生成KMnO4的原理：_；(6)除杂后得到的MnSO4溶液可以通过_（填操作名称）、过滤制得硫酸锰晶体。【答案】（1）BC （2）MnO2+SO2=MnSO4 （3）消耗溶液中氢离子，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀 （4）2MnO+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+ （5）浓KOH溶液 a极上发生MnO-e=MnO，部分钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，阳极区生成KMnO4 （6）蒸发浓缩、冷却结晶 【解析】由流程可知，含二氧化硫的尾气通入稀硫酸酸化的软锰矿浆中，二氧化硫能被二氧化锰氧化为硫酸锰，MnCO3能除去溶液中Al3+和
3、Fe3+，MnS能将铜、镍离子还原为单质，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰、硫酸钾。(1)二氧化硫可被高锰酸钾、碘水氧化，根据颜色变化，可准确判断滴定终点，从而准确测定其含量，而与碱反应时选酚酞作指示剂，吸收不彻底，不能准确测定二氧化硫的含量。答案为：BC；(2)锰矿浆吸收SO2，生成硫酸锰，反应的化学方程式为MnO2+SO2=MnSO4。答案为：MnO2+SO2=MnSO4；(3)在水溶液中，Al3+和Fe3+都能水解生成H+，MnCO3能与H+反应从而促进Al3+和Fe3+完全转化为氢氧化物沉淀，从而除去溶液中的Al3+和Fe3+。用原理解释为消耗溶液中氢离子，促进
4、Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀。答案为：消耗溶液中氢离子，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀；(4)KMnO4与MnSO4溶液发生归中反应，生成MnO2沉淀，反应的离子方程式为2MnO+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+。答案为：2MnO+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+；(5)由图可知，a电极上MnO失去电子，b电极上水发生电解得到氢气和OH-，左侧溶液中的K+通过阳离子交换膜进入右侧溶液，所以右侧KOH的浓度变大，D是浓KOH溶液。答案为：浓KOH溶液；a为阳极，阳极上K2MnO4失去电子发生氧化反应，电极反应式为MnO-e=MnO，部分钾离子通过阳离子交换膜进入
5、阴极区，阳极区生成KMnO4。答案为：a极上发生MnO-e=MnO，部分钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，阳极区生成KMnO4；(6)由MnSO4溶液得到MnSO4H2O晶体，应蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。答案为：蒸发浓缩、冷却结晶。1用含锂废渣(主要金属元素的含量：Li3.50%、Ni6.55%、Ca6.41%、Mg13.24%)制备Li2CO3，并用其制备Li+电池的正极材料LiFePO4。部分工艺流程如下：资料：i.滤液1、滤液2中部分离子的浓度(gL1)：ii.EDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物。iii.某些物质的溶解度(S)如下表所示：I.制备Li2CO3粗品（1
6、）上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是_。（2）滤渣2的主要成分有_。（3）向滤液2中先加入EDTA，再加入饱和Na2CO3溶液，90C下充分反应后，分离出固体Li2CO3粗品的操作是_。（4）处理1kg含锂3.50%的废渣，锂的浸出率为a，Li+转化为Li2CO3的转化率为b，则粗品中含Li2CO3的质量是_g。II.纯化Li2CO3粗品（5）将Li2CO3转化为LiHCO3后，用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH，再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示，阳极的电极反应式是_，该池使用了_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。III.制备LiFePO4（6）将电池级Li2C
7、O3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是_。【答案】（1）研磨、70加热 （2）Ni(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2 （3）趁热过滤 （4）185ab （5）4HCO-4e=4CO2+3O2+2H2O 阳 （6）Li2CO3+2C+2FePO42LiFePO4+3CO 【解析】为加快含锂废渣(主要金属元素的含量：Li3.50%、Ni6.55%、Ca6.41%、Mg13.24%)的酸浸速率，将其研磨粉碎，并用稀硫酸在70温度下溶浸，由于硫酸钙属于微溶物，经过滤，形成含有Li+、Ni2+、Mg2+、SO、少量Ca2+的滤液1，滤渣1中含有硫
8、酸钙和不溶于硫酸的杂质，向滤液1中加入氢氧化钠，调节PH值为12，将Ni2+、Mg2+、少量Ca2+转化为Ni(OH)2、Mg(OH)2、Ca (OH)2，经过滤，得到主要含有Li+、SO和极少量Ni2+、Mg2+、Ca2+的滤液2，滤渣2中含有Ni(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2，向滤液2中加入EDTA将少量Ni2+、Mg2+、Ca2+转化为稳定的络合物，再加入饱和碳酸钠溶液将Li+转化为碳酸锂沉淀，并加热，趁热过滤，用热水洗涤分离出碳酸锂，再经过一系列操作最终制取正极材料LiFePO4，据此分析解答。(1)根据分析和上述流程图示中为加快化学反应速率而采取的措施是研磨、70加热；(
9、2)根据分析和资料i，Ni、Mg、Ca在溶液中的浓度变化较大，滤渣2的主要成分含有Ni(OH)2、Mg(OH)2和Ca(OH)2；(3)向滤液2中先加入EDTA，与Ni2+、Mg2+、Ca2+转化为稳定的络合物，从而确保它们不与Li+一起沉淀，再加入饱和Na2CO3溶液，90C下充分反应后，形成碳酸锂的热饱和溶液，通过趁热过滤分离出固体碳酸锂的粗品；(4)处理1kg含锂3.50%的废渣，锂的浸出率为a，Li+转化为Li2CO3的转化率为b，废渣中浸出锂的物质的量为=mol，转化为Li2CO3的锂的物质的量为mol，根据锂元素守恒，则碳酸锂的物质的量为mol，则粗品中含Li2CO3的质量是mol
10、 74g/mol=185abg；(5)将Li2CO3转化为LiHCO3后，用隔膜法电解LiHCO3溶液，HCO3-要参与电极反应转化为二氧化碳，才能制备高纯度的LiOH，根据电解原理，阳极发生氧化反应，且阳极的电极反应式是4HCO-4e=4CO2+3O2+2H2O；Li+移向阴极生成LiOH，该池使用了阳离子交换膜；(6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，由质量守恒，可燃性气体应是一氧化碳，该反应的化学方程式是Li2CO3+2C+2FePO42LiFePO4+3CO。2铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣成分为NiFe2O4(铁酸镍)
11、、NiO、FeO、CaO、SiO2等中回收NiSO4的工艺流程如下：已知(NH4)2SO4在350分解生成NH3和H2SO4，回答下列问题：(1)“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有_(写化学式)。(2)矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式为_。(3)向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+(浓度为1.0103molL1)，当溶液中c(F)=2.0103molL1时，除钙率为_Ksp(CaF2)=4.01011。(4)溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：。萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+
12、的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值为_。在_(填“强碱性”“强酸性”或“中性”)介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。(5)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO，若pH过高，铁电极区会产生红褐色物质。电解时阳极的电极反应式为_，离子交换膜(b)为_(填“阴”或“阳”)离子交换膜。向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。该反应的离子方程式为_。【答案】（1）SiO2 （2）4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O （3）99% （4）0.25 强酸性 （5）Fe-6e+8OH =FeO+
13、4H2O 阴 2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO+3Cl+5H2O 【解析】某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600C焙烧，已知：（NH4）2SO4在350以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90C的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用。（1）矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵加热浸取后的浸渣为不反应和不溶于
14、水的硫酸钙和二氧化硅，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有SiO2；(2)矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4及空气中的氧气反应生成Fe2(SO4)3和水，反应的化学方程式为4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O；(3)当溶液中c(F)=2.0103molL1时，Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F)=c(Ca2+)(2.0103molL1)2=4.01011，故c(Ca2+)=1.0105mol/L，则除钙率为99%；(4)要求Fe2+萃取率最低，Ni2+的萃取率最高，根据图象，最佳取值为0.25；在强酸性介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用；（5）电解时正极连接铁电极，为阳极，阳极上失电子在碱性条件下反应生成FeO，电极反应式为Fe-6e+8OH =FeO+4H2O；离子交换膜(b)允许氢氧根离子向移动，为阴离子交换膜；向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。次氯酸钠将氢氧化铁氧化生成高铁酸钠，反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO+3Cl+5H2O。3欲降低废水中
