當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年湖南省長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)高二（上）期末化學(xué)試卷> 試題詳情

稀土是元素周期表第Ⅲ族副族元素鈧（SC）、釔（Y）和鑭系元素共17種化學(xué)元素的合稱，是隱形戰(zhàn)機(jī)、超導(dǎo)、核工業(yè)等高精尖領(lǐng)域必備的原料，但是稀土的開采和加工對(duì)環(huán)境破壞比較大。從某種礦物（含鐵、鋁等元素）中提取稀土（用R表示）的工藝如圖：

已知：①月桂酸（C₁₁H₂₃COOH）熔點(diǎn)為44℃，難溶于水；
②K_sp[（C₁₁H₂₃COO）₂Mg]=1.8×10^-8；
③Al（OH）₃開始溶解時(shí)的pH為8.8，有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見表。

離子 Mg²⁺ Fe³⁺ Al³⁺ R³⁺

開始沉淀時(shí)的pH 8.8 1.5 3.6 6.2～7.4

沉淀完全時(shí)的pH / 3.2 4.7 /

（1）“過濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH，控制pH的范圍為
4.7≤pH＜6.2
4.7≤pH＜6.2
，得到的濾渣主要成分為
Fe（OH）₃、Al（OH）₃
Fe（OH）₃、Al（OH）₃
。
（2）“過濾2”后，濾餅中檢測(cè)不到Mg元素，濾液2中Mg²⁺濃度為0.2mol/L。為盡可能多地提取R^3-，可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確?！斑^濾2”前的溶液中c（C₁₁H₂₃COO^-）低于
3.0×10^-4
3.0×10^-4
mol?L^-1（保留兩位有效數(shù)字）。
（3）①“加熱攪拌”控制在55℃左右，其原因是
低于55℃溶解不完全，溫度太高，因鹽酸具有揮發(fā)性，溶解率降低，不利于分離
低于55℃溶解不完全，溫度太高，因鹽酸具有揮發(fā)性，溶解率降低，不利于分離
。
（4）稀土中鈧元素的單質(zhì)具有較高熔點(diǎn)且密度和鋁接近，可制備高熔點(diǎn)輕質(zhì)合金，此種合金可用作
航空航天或耐高溫材料
航空航天或耐高溫材料
（任答出一種用途即可）。
（5）某甲醇/O₂燃料電池，電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-，寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式
CH₃OH-6e^-+3O^2-=CO₂↑+2H₂O
CH₃OH-6e^-+3O^2-=CO₂↑+2H₂O
。

【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

【答案】4.7≤pH＜6.2；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；3.0×10^-4；低于55℃溶解不完全，溫度太高，因鹽酸具有揮發(fā)性，溶解率降低，不利于分離；航空航天或耐高溫材料；CH₃OH-6e^-+3O^2-=CO₂↑+2H₂O

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：26引用：1難度：0.6

相似題

1．實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)對(duì)一粗鹽樣品進(jìn)行初步提純．所用實(shí)驗(yàn)儀器或用品如下：

（1）指出下列標(biāo)號(hào)儀器的名稱
B．

，C

，D

，F(xiàn)

，G

，H

．
（2）提純的步驟是：溶解、過濾、

．
（3）“過濾”操作的要點(diǎn)可概括為“一貼、二低、三靠”，其中“二低”的含義是

．
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：6引用：3難度：0.5
解析
2．四氧化三鈷（Co₃O₄）為典型半導(dǎo)體，具有成本低、來源廣、穩(wěn)定性好和催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器、鋰離子電池、催化劑、氣體傳感器、壓敏陶瓷、磁性材料和顏料等領(lǐng)域。從工業(yè)鈷渣（含Co₂O₃、Fe₂O₃等）中提取Co₃O₄的工藝流程如圖所示。

回答下列問題：
（1）在“溶解還原”時(shí)，需要將鈷渣粉碎的目的是

。已知Co₃O₄與Fe₃O₄相似，則其中鈷的化合價(jià)為

價(jià)。
（2）請(qǐng)寫出“溶解還原”過程中Co₂O₃轉(zhuǎn)化為Co²⁺的離子方程式：

。
（3）已知：“沉鈷”時(shí)用到（NH₄）₂C₂O₄溶液。（NH₄）₂C₂O₄溶液中，
NH
+
4
、C₂
O
2
-
4
、HC₂
O
-
4
三種離子濃度由大到小的順序?yàn)?

。
（4）10g鈷渣經(jīng)上述過程后得到agCoC₂O₄固體，然后在坩堝中加熱“煅燒”至恒重后的剩余固體的質(zhì)量為bg。
①寫出CoC₂O₄固體在空氣中“煅燒”反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。
②若從鈷渣到CoC₂O₄（其中有95%的鈷元素來源于鈷渣）過程中，鈷元素的利用率為80%，且a-b=6，則agCoC₂O₄固體的物質(zhì)的量為

mol,鈷渣中鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

（保留三位有效數(shù)字）。
發(fā)布：2024/11/5 8:0:2組卷：5引用：3難度：0.5
解析

3．LiCoO₂（鈷酸鋰）是鋰離子電池的正極材料。以某海水為原料制備鈷酸鋰的一種流程如圖。
已知如下信息：
①該海水中含濃度較大的LiCl,含少量MgCl₂、CaCl₂、MnCl₂等。
②碳酸鋰的溶解度與溫度關(guān)系如圖所示。

③常溫下，幾種難溶物質(zhì)的溶度積數(shù)據(jù)如表：

物質(zhì) Li₂CO₃ MgCO₃ CaCO₃ MnCO₃ Mg（OH）₂

K_sp 2.5×10^-2 6.8×10^-6 2.8×10^-9 2.3×10^-11 6.0×10^-10

請(qǐng)回答下列問題：
（1）LiCoO₂中鈷的化合價(jià)為

，濾渣1主要成分有MgCO₃、Mg（OH）₂、CaCO₃和

（填化學(xué)式）。
（2）調(diào)pH=5的目的是

。
（3）“沉鋰”包括過濾、洗滌等，宜用

（填“熱水”或“冷水”）洗滌Li₂CO₃。加入純堿的量與鋰回收率的關(guān)系如表所示。

序號(hào) n（Na₂CO₃）/n（LiCl）沉淀質(zhì)量/g 碳酸鋰含量/% 鋰回收率/%

① 0.9：1 10.09 92.36 77.67

② 1.0：1 10.97 90.19 82.46

③ 1.1：1 11.45 89.37 85.27

④ 1.2：1 12.14 84.82 85.45

從生產(chǎn)成本考慮，宜選擇

（填序號(hào)）方案投料。
（4）“合成”中采用高溫條件，放出一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。寫出“合成”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

。
（5）若以甲烷燃料電池（稀H₂SO₄作電解質(zhì)溶液）為電源給鋰離子電池充電，則甲烷燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為

。

發(fā)布：2024/11/5 8:0:2組卷：7引用：1難度：0.6

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離子	Mg²⁺	Fe³⁺	Al³⁺	R³⁺
開始沉淀時(shí)的pH	8.8	1.5	3.6	6.2～7.4
沉淀完全時(shí)的pH	/	3.2	4.7	/

物質(zhì)	Li₂CO₃	MgCO₃	CaCO₃	MnCO₃	Mg（OH）₂
K_sp	2.5×10^-2	6.8×10^-6	2.8×10^-9	2.3×10^-11	6.0×10^-10

序號(hào)	n（Na₂CO₃）/n（LiCl）	沉淀質(zhì)量/g	碳酸鋰含量/%	鋰回收率/%
①	0.9：1	10.09	92.36	77.67
②	1.0：1	10.97	90.19	82.46
③	1.1：1	11.45	89.37	85.27
④	1.2：1	12.14	84.82	85.45