专题检测(十) 无机化工流程

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

专题检测(十) 无机化工流程

1.(2019·无锡一模)工业上以碳酸锰矿(主要成分为MnCO 3,另含FeO 、Fe 2O 3、CaO 等杂质)为主要原料生产锰酸锂(LiMn 2O 4)的工艺流程如下:

(1)为了提高碳酸锰矿浸出的速率,在“酸浸”时可采取的措施有:①适当升高温度;②搅拌;③_________________________________________________________等。

(2)“除铁”时,加入CaO 的目的是______________________________________。

(3)加入MnF 2是为了除去溶液中的Ca 2+,若控制溶液中F -浓度为3×10-3 mol ·L -1,则Ca 2+的浓度为________mol·L -1[常温时,K sp (CaF 2)=2.7×10-11]。

(4)“合成MnO 2”的化学方程式为____________________________。

(5)“锂化”是将MnO 2和Li 2CO 3按4∶1的物质的量比配料,球磨3~5 h ,然后升温至600~750 ℃,保温24 h ,自然冷却至室温得产品。

①升温到515 ℃时,开始有CO 2产生,比预计碳酸锂的分解温度(723 ℃)低得多。可能的原因是__________________________________________________。

②写出该反应的化学方程式:______________________________。

解析:(1)为了提高碳酸锰矿浸出的速率,在“酸浸”时可采取的措施有:①适当升高温度;②搅拌;③适当增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末等);(2)“除铁”时,加入CaO 的目的是调节溶液的pH ,使Fe 3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去;(3)加入MnF 2是为了除去溶液中的Ca 2+,若控制溶液中F -浓度为3×10-3 mol ·L -1,则Ca 2+的浓度为=K sp (CaF 2)c 2(F -)= 2.7×10-11

(3×10-3)

2=3×10-6(mol·L -1);(4)根据流程图分析可知,滤液中MnSO 4用K 2S 2O 8氧化生成MnO 2,则“合成MnO 2”的化学方程式为MnSO 4+K 2S 2O 8+2H 2O===MnO 2↓+K 2SO 4+2H 2SO 4;(5)①“锂化”时将MnO 2和Li 2CO 3按4∶1的物质的量比配料,升温到515 ℃时,开始有CO 2产生,加快了碳酸锂的分解[比预计碳酸锂的分解温度(723 ℃)低得多]。可能的原因是MnO 2是催化剂,加快了碳酸锂分解;②该反应的化学方

程式8MnO2+2Li2CO3===4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。

答案:(1)适当增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末)

(2)调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去

(3)3×10-6

(4)MnSO4+K2S2O8+2H2O===MnO2↓+K2SO4+2H2SO4

(5)①MnO2是催化剂②8MnO2+2Li2CO3===4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑

2.(2019·南京三模)以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,生产NiO的部分工艺流程如下:

已知:下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH

Ni2+ 6.7 9.5

Fe3+ 1.1 3.2

Fe2+ 5.8 8.8

Cu2+ 4.2 7.2

(1)“酸溶”时Ni转化为NiSO4,该过程中温度控制在70~80 ℃的原因是________________________________________________________________________。

(2)“氧化”时,Fe2+参加反应的离子方程式为__________________________________。

(3)“除铁”时需控制溶液的pH范围为______________。

(4)“滤渣”的主要成分为______________(填化学式)。

(5)“沉镍”时得到碱式碳酸镍[用x NiCO3·y Ni(OH)2表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,该反应的化学方程式为____________________________。

②“沉镍”时,溶液pH增大,碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加,原因是____________________________________________________________________________。

解析:镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)加稀硫酸、稀硝酸进行“酸溶”,其中铁、镍溶于酸,铜也与硝酸反应产生氮氧化物;“氧化”时加入H 2O 2可将“酸溶”后溶液中的Fe 2+氧化为Fe 3+,加入氢氧化钠调节溶液pH 除去铁离子,过滤得到氢氧化铁滤渣和滤液;向除铁后的滤液中通入H 2S 气体,发生反应H 2S +Cu 2+===CuS ↓+2H +,除去Cu 2+;再向除铜后的滤液中加入碳酸钠溶液沉淀镍离子,过滤、洗涤、干燥得到的固体经煅烧得到NiO 。

(1)“酸溶”时温度控制在70~80 ℃的原因是温度低于70 ℃,反应速率降低;温度高于80 ℃,HNO 3 分解(或挥发)加快;(2)“氧化”时,Fe 2+被H 2O 2氧化,离子方程式为 2Fe 2+ +H 2O 2+2H +===2Fe 3++2H 2O ;(3)“除铁”时使Fe 3+完全沉淀,而Ni 2+、Cu 2+不沉淀,故需控制溶液的pH 范围为 3.2≤pH <4.2;(4)通入H 2S 使Cu 2+沉淀生成CuS ,“滤渣”的主要成分为CuS ;(5)①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO 、CO 2和H 2O ,该反应的化学方程式为x NiCO 3·y Ni(OH)2=====煅烧

(x +y )NiO +x CO 2↑+y H 2O ;②“沉镍”时,溶液pH 增大,碱式碳酸镍中Ni 元素含量会增加,原因是Ni(OH)2中 Ni 含量高于 NiCO 3,pH 越大,碱式碳酸镍中 Ni(OH)2 比例增大。

答案:(1)温度低于70 ℃,反应速率降低;温度高于80 ℃,HNO 3 分解(或挥发)加快

(2)2Fe 2+ +H 2O 2+2H +===2Fe 3++2H 2O

(3)3.2≤pH <4.2

(4)CuS

(5)①x NiCO 3·y Ni(OH)2=====煅烧(x +y )NiO +x CO 2↑+y H 2O

②Ni(OH)2 中 Ni 含量高于 NiCO 3,pH 越大,碱式碳酸镍中 Ni(OH)2 比例增大

3.(2018·常州一模)利用废铅蓄电池的铅泥(PbO 、Pb 及PbSO 4等)可制备精细无机化工产品3PbO·PbSO 4·H 2O(三盐),主要制备流程如下:

相关文档
最新文档