题目
题型:不详难度:来源:
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β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)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
开始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
(1)写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________;
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________;
(3)有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的,请阐述你的观点和理由 ____________;
(4)上述流程蒸发浓缩环节,若在实验室进行该操作,当蒸发浓缩至________出现时,就可停止该操作。
(5)Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置,相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是___________。
(6)请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al2O3的流程:
(流程常用的表示方式为:)
答案
(1)2FeO+4H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
(2)除去反应Ⅰ中过量的H2SO4;控制pH,使Fe3+、Al3+完全沉淀
(3)不能,镁离子不能完全除去。
(4)晶体膜
(5)加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,受热分解生成Li2O,电解时产生O2.
(6)
或
解析
(1)浓硫酸有氧化性,FeO有还原性,二者在加热时会发生氧化还原反应。根据质量守恒定律和电子守恒可得该反应的方程式为:2FeO+4H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是除去反应Ⅰ中过量的剩余的H2SO4;调节溶液的pH,同时使Fe3+、Al3+完全转化为沉淀而除去。
(3)在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液,因为其碱性是盐水解产生的,碱性不如NaOH强,而且MgCO3的溶解度比Mg(OH)2大,不能很好的把Mg2+沉淀出去。因此不能达成该步骤的目的。
(4)加热蒸发时,只要看到大量固体析出或者仅余少量液体时,停止加热,利用余热把固体蒸干。
(5)步骤③中电解时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,是因为在加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量发生水解反应产生了LiOH混在LiCl中。LiOH受热分解生成Li2O,电解时产生了O2。
(6)水洗后的矿泥中含有Fe2O3、Al2O3、SiO2.可以先加盐酸把Fe2O3、Al2O3溶解变为FeCl3、AlCl3,除去难溶的SiO2.然后向溶液中加入过量的NaOH溶液,发生反应:FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O。把Fe(OH)3沉淀过滤除去,然后向滤液中通入过量的CO2气体,发生反应NaAlO2+ CO2+2H2O= Al(OH)3↓+NaHCO3.把Al(OH)3沉淀过滤出来洗涤干净,然后灼烧既得Al2O3。另一种方法是把矿泥用NaOH溶液处理,可以得到NaAlO2和Na2SiO3溶液,而Fe2O3不溶,过滤除去。然后向滤液中加入过量的盐酸发生反应NaAlO2+4HCl= AlCl3+NaCl+2H2O。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl。把硅酸沉淀过滤除去,再向滤液中通入过量的氨气,发生反应AlCl3+3NH3+3H2O= Al(OH)3↓+3NH4Cl。再把Al(OH)3沉淀过滤出来洗涤干净,然后灼烧既得Al2O3。
核心考点
试题【(2014届上海市十三校高三测试化学试卷)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β锂辉矿(主要成分为Li】;主要考察你对气体的净化、干燥、吸收与收集等知识点的理解。[详细]
举一反三
二氧化氯泡腾片,有效成分(ClO2)是一种高效、安全的***菌、消毒剂。
方法一:氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。
(1)工艺中可利用的单质有__________(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为_____________。
(2)此法的缺点主要是______________________________________。
方法二:最近,科学家又研究出了一种新的制备方法,纤维素还原法制ClO2,其原理是:纤维素水解得到的最终产物X与NaClO3反应生成ClO2。
(3)配平方程式: □ (X) +□NaClO3+□H2SO4→□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______
若反应中产生4.48L(折算成标准状况下)气体,电子转移________ 个。
(4)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl—。处理含CN—相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。
方法三:实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化,加热制备二氧化氯,化学反应方程式为:2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2↑+2Na2SO4+H2O
(5)反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡:H2OH++OH-和 ________________(用离子方程式表示).
常温下,0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列__________________(用离子符号表示)
(6)常温下,已知NaHSO3溶液呈酸性,在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时,溶质的主要成分有________________。(用化学式表示)
工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题:
(1)卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取,结晶而制得纯碱。
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为___________;
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_________(已知产物之一为CaS);
(2)氨碱法的工艺如下图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。
| |
|
②装置乙中发生反应的化学方程式为_______;
(3)联合制碱法对氨碱法的改进,其优点是______________;
(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似,故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线,分析说明是否可行?__________。
请回答:
(1)绿矾的化学式为 。
(2)写出反应①的化学方程式 ,
反应②生成沉淀的离子反应方程式 。
(3)为了检测滤液D中含有的金属离子,可设计实验方案为(试剂自选): 。
(4)在滤渣B中滴加稀硫酸时,发现反应速率比一般的铁粉反应要快,其原因是 。
(5)若考虑绿色化学工艺,在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体,试剂Y为无色液体,则反应④的总化学方程式为 ;若不考虑绿色化学工艺,所选试剂Y为1mol/L的硝酸,欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4,则需该硝酸的体积 L。
碱石灰
实验步骤:
Ⅰ.如图,在100 mL三口烧瓶中放入6.9 g (0.05 mol)水杨酸和24 g(30 mL,0.75 mol)甲醇,向混合物中加入约10 mL甲苯,再小心地加入8 mL浓硫酸,摇动混匀:加入1~2粒沸石,装上回流冷凝管在石棉网上保持85—95℃,加热回流1.5-2小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,向烧瓶中加入50 mL,水,然后转移至分液漏斗,分出下层产物,弃去上层水层,有机层再倒入分液漏斗中;依次用50 mL5%NaHCO3溶液洗1次(溶液呈弱碱性),30 mL水洗一次(产物皆在下层),有机层得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分。产品经0.5 g无水CaCl2干燥后称重。
常用物理常数:
请根据以上信息回答下列问题:
(1)制备冬青油的化学方程式为______________。
(2)制备冬青油时,最合适的加热方法是_______________。实验中加入甲苯作带水剂的目的是____________________。
(3)反应结束冷却后,分离甲醇的操作是:___________________;
(4)在提纯粗产品的过程中,用碳酸氢钠溶液洗涤主要除去的杂质是____________:若
改用氢氧化钠溶液是否可以____________(填“可以”或“不可以”),其原因是________________。
(5)检验产品中是否含有水杨酸的化学方法是__________________。最终称得产品的质量为4.2 g,则所得水杨酸甲酯的产率为___________(保留两位有效数字)。
3Br2+3Li2CO3+CO(NH2)26LiBr+2H2O+N2↑+4CO2↑其主要工艺流程如下:
(1)溴化时,pH过小对反应不利,一方面是因为碳酸锂会反应生成_____________,另一方面使溴单质和水的反应平衡向_______移动,温度不宜超过60℃的原因是_______。
(2)反应过程中,若pH>6,产品中会有溴酸盐,其原因是BrO-发生了自身的氧化还原反应,写出反应的离子方程式:________________。
(3)试剂X的化学式为_____________,加活性炭处理的目的是________________。
(4)若直接用氨水代替尿素也可生产溴化锂,同时生成水、二氧化碳和氮气,该反应的化学方程式为_________________。
(5)用惰性电极电解熔融碳酸锂可得到金属锂,则阳极的电极方程式为______________。
(6)若原料中碳酸锂的质量为mg,最终得到溴化锂的质量为ng,据此能不能计算出溴化锂的产率?若能请写出其表达式(含m、n的表达式);若不能,请说明理由______________。
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