培优09 除杂提纯类工业流程(提高练)-2021年高考化学大题培优练(新高考地区专用)

除杂提纯类工业流程（提高训练）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、工业流程题
1．锂电池让移动智能生活成为可能。我省分布大量含锂云母的锂矿。锂云母主要成分为：KLi1.5Al1.5[AlSi3O10](FOH)2，还含有铷、铯等稀有金属及少量铁、镁等杂质。2019年，中国有色金属工业协会评估认为江西浩海锂能科技有限公司开发完成的“锂云母全组分利用绿色工艺及关键技术”达到了国际领先水平。以下是锂云母制备碳酸锂的一种工艺(部分流程步骤已省略)：
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是_______。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_______。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：_______。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y= 时，z=_______。
3．高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为______ (填化学式)。
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为______。
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子
浓度(mol·L-1)
开始沉淀pH
Fe2+
1.0×10-3
8.0
Fe3+
4.0×10-2
1.7
Zn2+
1.5
5.5
Ga3+
请回答下列问题：
(1)A可以用于刻蚀玻璃，则A的化学式为___________。25℃时，A的电离常数约为1 10-4，则1mol/LA溶液的pH=___________。
(2)酸浸时，要使浓硫酸尽可能耗尽，其主要原因是___________。
(3)为了提高沸水浸出金属离子的效率，可以采取的措施有___________。
(5)“煅烧”偏钛酸得到 ， 与 和过量焦炭共热生成 ，写出“共热”过程中的化学方程式_______。
(6)“高温”过程需要在Ar气氛中进行，其理由是_______；利用上述方法制得的钛中可能会含有少量金属杂质，可用_______除去。
5．综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：
(3)已知不同温度时硫酸亚铁在钛液中的溶解度如下表，数据以含铁量来折算。则操作a为_______。
温度(°C)
30
20
14
10
5
0
-6
溶解度(g/L)
88
70
48
43
35
25
14
(4)加热过滤1所得滤液，其中的 沉淀为偏钛酸 。常温下 的沉淀溶解平衡为 ，其溶度积常数 ，则过滤2所得溶液的pH约为_______。(已知 )
(5) 与 的性质相似，都可与强碱反应。“浸取液Ⅱ”需调节NaOH的浓度在 ，经惰性电极电解可得到Te，写出电解时阳极的电极反应式：___________。
(6)“滤渣Ⅰ”的主要成分有 和___________(填化学式)。其中 可被氧化得到亚硒酸( )。已知常温下 的 、 ，则 溶液的pH___________(填“＞”、“＜”或“=”)7，硒酸( )可以用氯气氧化亚硒酸得到，该反应的化学方程式为___________。
(1)为提高含碲废渣的浸取率，可采取的措施为___________(任写一种)。
(2)“滤渣Ⅱ”的主要成分为PbS和 ，写出生成PbS的化学方程式：___________。
(3)加入稀硫酸调节溶液pH为5.8~6.6，使 水解沉碲( )，写出“沉碲”的离子方程式：___________。
(4)经实验测得“滤渣Ⅲ”中含Te的质量分数为75%，则“滤渣”中 的质量分数为___________，含有的杂质可能为___________(填化学式)。
(4)B主要成分为___________(填化学式)，母液中用于循环利用的主要物质为___________。
(5)洗涤Li2CO3粗品所选择的试剂为___
A．冰水B．热水C．乙醇
(6)写出生成Li2CO3粗品的化学方程式___________。
2．某工业的含碲废渣中含有较多 ，同时含有 、 、 、 等杂质。某研究小组设计了如流程回收碲。
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
9
(1)写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：_______。
(2) “氧化”中添加适量的MnO2的作用是_______。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
3.0×10-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe2+
0
Fe3+
99
Zn2+
0
Ga3+
97-98.5
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为______，“浸出”时其发生反应的离子方程式为______。
(2)滤液1中可回收利用的物质是______，滤饼的主要成分是______；萃取前加入的固体X为______。
4．钛合金在工业及军工生产中有重要的作用。金属钛熔点高、强度高且质地轻。工业上以钛铁矿 为原料冶炼金属钛的流程如下：
已知：室温下钛不与 反应，也不与强酸、强碱、王水反应。但高温下十分活泼，易与氧气、氮气、碳和氢气反应。
回答下列问题：
(1)“溶煮”过程生成 的离子方程式为_______。
(2)加入铁屑的目的是_______。