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1、精选高考化学复习资料第十一题化工流程题1 锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度/205075100Li2CO3的溶解度/g1.3291.1810.8660.728LiOH微溶于水。请回答下列问题：(1)用氧化物形式表示LiAl
2、Si2O6的组成：_。(2)反应加入碳酸钙的作用是_。(3)写出反应中生成沉淀A的离子方程式_。(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用_(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是_。(5)将氯化锂溶液蒸干的过程中还不断通入HCl，其作用是_。(6)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是_。答案(1)Li2OAl2O34SiO2(2)消耗反应中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3、Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO=CaCO3(4)热水Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗(5)抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同
3、时HCl可带走水蒸气(6)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时O2放电产生O2(其他合理答案均可)2 (2013新课标全国卷，27)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6CxLixe=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
4、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Li1xCoO2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)。答案(1)3(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2有氯气生成，污染较大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1xCoO2L
5、ixC6=LiCoO26C(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)依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为3价。(2)由正极“碱浸”后的物质变化流程可知，滤液中获取Al(OH)3，滤渣再经一系列变化得Li2SO4、CoSO4，可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。(3)“碱浸”后所得滤渣LiCoO2中Co的化合价为3价，而“酸浸”后生成CoSO4中Co的化合价为2价，显然H2O2是还原剂，氧化产物只能是O2；又H2O2具有不稳定性，受热易分解，也属于氧化还原反应。(4)“沉钴”这一步，反应物为CoSO4、NH4HCO3
6、，生成物中有CoCO3，必然产生大量H，而HCO与H又不能大量共存，继续反应产生CO2。此题容易忽视HCO与H的继续反应，澄清了这些问题，再利用质量守恒定律，就能顺利写出化学方程式。(5)依据充电时正极的物质变化，可写出放电时的电极反应：Li1xCoO2xexLi=LiCoO2依据负极充电的电极反应，写出放电时电极反应：LixC6xe=6CxLi，以上两个电极反应相加，即得总方程式。(6)“放电处理”的一个重要目的是回收锂，Li要沉积在正极。解答这一问题的关键是Li怎样沉积在正极上。放电时，离子运动的方向是“正向正，负向负”。从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物：Al(OH)3、CoC
7、O3、Li2SO4。3 软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，可以制备高纯度的硫酸锰晶体，其流程如下所示：已知：浸出液中的金属阳离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3等，且pH2。几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示：离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe27.69.7Fe32.73.7Al33.84.7Mn28.39.8根据上述流程，回答下列问题：(1)写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式：_。(2)浸出液的pH2，从上述流程看，可能的原因为_(用化学用语和必要的文字说明)。(3)用离子方程式表示加入二氧化锰的作用：_。从表中数据来看，能不能取消“加
8、入二氧化锰”的步骤？原因是_。下列试剂能替代二氧化锰的是_(填序号)。A双氧水 B氯水C高锰酸钾溶液 D次氯酸钠(4)有同学认为可以用碳酸锰(MnCO3)或氢氧化锰Mn(OH)2替代石灰乳，你是否同意此观点？简述理由：_。(5)从含硫酸锰的滤液中提取硫酸锰晶体的操作是_。利用滤渣能提取高纯度的铁红，简述其操作过程：_。答案(1)SO2MnO2=MnSO4(2)二氧化硫溶于水生成H2SO3，H2SO3部分电离：SO2H2OH2SO3HHSO(3)MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O不能，pH9.7时Fe2才完全沉淀，而pH8.3时Mn2已经开始沉淀A(4)同意，Fe3、Al3的水解程度比
9、Mn2的大，Fe33H2OFe(OH)33H，Al33H2OAl(OH)33H，加入的碳酸锰或氢氧化锰能与H反应，促进铁离子、铝离子水解，进而转化为沉淀，通过过滤除去杂质(5)蒸发浓缩、降温结晶、过滤将滤渣溶于足量氢氧化钠溶液中，过滤、洗涤、烘干、灼烧解析(1)从最终产物为硫酸锰晶体来看，二氧化硫与二氧化锰反应生成硫酸锰。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸属于中强酸，部分电离。(3)从表中数据看，二价铁离子完全沉淀时，锰离子已部分沉淀，必须用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子。选择使用的氧化剂不能引入新杂质。(4)利用盐类水解，促进三价铁离子和铝离子完全水解。(5)滤渣的主要成分是氢氧化铁
10、、氢氧化铝，用足量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝，过滤后得到氢氧化铁，灼烧后得到铁红(氧化铁)。4 从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程如下：请回答下列问题：(1)给滤液E中通入过量的NH3，其反应的离子方程式是_。(2)流程中加入烧碱溶液后，生成SiO的离子方程式是_。(3)验证滤液A中含Fe3，可取少量滤液并加入_(填写试剂名称)。(4)滤液C中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶质的一种用途_。(5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为_。(6)滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500 mL 0.1 molL1的G溶液，若阳极得到
11、56 mL气体(标准状况)，则所得溶液在常温下的pH为_(忽略电解前后溶液体积的变化)。(7)已知25 时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp1.81011。取适量的滤液A，加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH13.00，则25 时残留在溶液中的c(Mg2)_ molL1。答案(1)HNH3H2O=NHH2O、Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(2)SiO22OH=SiOH2O(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚等)(4)NaHCO3、NaCl制纯碱(或作发酵粉、食用盐等)(5)c(NH)c(Na)c(H)c(Cl)c(OH)(6)12(7)1.8109解析(1)滤液E为NaCl、AlCl3和HCl的混合溶液，通入过量NH3，离子反应有：HNH3H2O=NHH2O、Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(2)生成SiO的离子反应为SiO22OH=SiOH2O。(3)滤液A为FeCl3、MgCl2、AlCl3和HCl的混合溶液，可以利用KSCN溶液或苯酚溶液检验Fe3的存在。(5)滤液F为NaCl、NH4Cl和NH
