2020届高三化学五月题型闯关专题限时集训化学工艺流程的解答策略

2020届高三化学五月题型闯关专题限时集训

——化学工艺流程的解答策略

1．LiTiO和LiFePO都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成45412分为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质)来制备。工艺流程如下：23

回答下列问题：

(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)TiO·x HO沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：22

分析40 ℃时TiO·x HO转化率最高的原因__________________________

22____________________________________________________________。

(3)LiTiO中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。155221－＋，加入双氧水和磷酸(mol·c(MgL设溶液体积)＝0.02 (4)若“滤液②”中3351－＋－＋，此时是mol·)＝增加1倍)，使Fe1.0×恰好沉淀完全即溶液中c(Fe10L否有Mg(PO)

沉淀生成？________(列式计算)。FePO、Mg(PO)的K分别sp34324422224－－。×1010 、1.0×为

1.3____________________________________________________________。

(5)写出“高温煅烧②”中由FePO制备LiFePO的化学方程式

44_____________________________________________________________

____________________________________________________________。

【解析】(1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为100 ℃、2 h或90 ℃、5 h。

(2)当温度低于40 ℃时，HO、NH·HO不易分解，但是温度低，反应速率2232慢，TiO·x HO转化率低；当温度高于40 ℃时，HO分解，NH逸出，反应物32222浓度降低，反应速率下降，TiO·x HO的转化率低。22(3)设LiTiO中过氧键的数目为x，则非过氧键氧原子数目为15－2x，根1552据化合物中各元素正、负化合

价代数和为零可得：2x＋2×(15－2x)＝1×2＋4×5，解得：x＝4。

2233＋－＋)＝恰好完全沉淀时溶液中及Fe c(Fe1.3(4)根据K(FePO)＝×104sp22－101.3×1171513－－－－－－mol·＝1.3×10 。mol·L＝1.0×10mol·L，可得c(PO)L

45－101.0×0.023*******＋－－－－＋)＝0.01×(Mg(1.3×c(Mg)·＝) mol·L c0.01 ＝mol·L10(PO，则c42172404024－－－，因此10不会生成1.7×10]K<[Mg(PO)＝1.01.69)＝×10×≈23sp4Mg(PO)2沉淀。43(5)煅烧过程中，Fe元素化合价由＋3

降至＋2，被还原，则HCO应作还422高温原剂，其氧化产物为CO，反应的化学方程式为2FePO＋LiCO＋HCO=====44222232LiFePO＋3CO↑＋HO。2425 h

、℃90 或2 h、℃(1)100 【答案】．

(2)低于40 ℃，TiO·x HO转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双22氧水分解与氨气逸出导致TiO·x HO转化反应速率下降(3)4

2222－1.3×10331171－－－－＋，L1.3×10(4)Fe )恰好沉淀完全时，c(PO＝Lmol·mol·＝45－1.0×103322317240－－－＋≈1.7×10

HCO=====2LiFePO＋3CO↑＋HO

2342442222．高锰酸钾常用作消毒杀菌剂、水质净化剂等。某小组用软锰矿(主要含MnO，还含有少量SiO、AlO、FeO等杂质)模拟工业制高锰酸钾流程如下。332222试回答下列问题：

(1)配平焙烧时发生的化学反应方程式：________MnO＋________ ________2焙烧＋________O=====________KMnO＋________HO；工业生产中采用对空气加2242压的方法提高MnO利用率，试用碰撞理论解释其原因：___________

2____________________________________________________________。

(2)滤渣Ⅱ的成分有________(化学式)；第一次通CO不能用稀盐酸代替的原2因是_______________________________________________________

___________________________________________________________。

(3)第二次通入过量CO生成MnO 。______________的离子方程式为22．

(4)将滤液Ⅲ进行一系列操作得KMnO。由图像可知，从滤液Ⅲ得到KMnO44需经过______、________、洗涤等操作。

(5)工业上按上述流程连续生产。用含a%MnO的软锰矿1吨，理论上最多2可制KMnO________吨。(保留2位有效数字)

4(6)利用电解法可得到更纯的KMnO。用惰性电极电解滤液Ⅱ。4①电解槽阳极

反应式为________________________________________。

②阳极还可能有气体产生，该气体是________。

【解析】由流程图可知，软锰矿在空气和碱性环境中焙烧冷却后，得到KMnO、硅酸盐、偏铝酸盐和FeO，过滤后，滤液中是KMnO、硅酸盐、偏422234铝酸盐，通入CO生成HSiO和Al(OH)沉淀，滤液中第二次通入过量CO生22233成KMnO。

(2)滤渣Ⅱ是HSiO和Al(OH)沉淀；盐酸是强酸，易将Al(OH)沉34332淀溶解，不宜掌握用量。(3)第二次通入的CO和溶液中的KMnO反应的离子4222－－－(4)由曲线可知，＋4CO＋2HO===MnO↓＋2MnO＋4HCO。3MnO方程式为322442KMnO 溶解度随温度变化较小，故使用蒸发结晶法，趁热过滤。(5)依据工艺流4程，含Mn物质间的定量转化应为：

21MnO～KMnO～KMnO＋MnO 2224433但是MnO循环利用，多次转化，可视为原料中的Mn全部转化为KMnO421 t×a%2－MnO，阳极被氧化电解滤液。(6)①Ⅱt158)所以：m(KMnO＝×＝0.018a4487－－－－。②阳极还可能发生

4OH－e===O↑＋e－===MnO2HO，产生O 。

2224．