當(dāng)前位置： 2023-2024學(xué)年北京十五中高三（上）開學(xué)化學(xué)試卷> 試題詳情

用含鋰廢渣（主要金屬元素的含量：Li3.50%Ni6.55%Ca6.41%Mg13.24%）制備Li₂CO₃，并用其制備Li⁺電池的正極材料LiFePO₄。部分工藝流程如圖：

資料：?。疄V液1、濾液2中部分離子的濃度（g?L^-1）：

Li⁺ Ni²⁺ Ca²⁺ Mg²⁺

濾液1 22.72 20.68 0.36 60.18

濾液2 21.94 7.7×10 0.08 0.78×10^-3

ⅱ．EDTA能和某些二價(jià)金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物。
ⅲ．某些物質(zhì)的溶解度（S）：

T/℃ 20 40 60 80 100

S（Li₂CO₃）/g 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72

S（Li₂SO₄）/g 34.7 33.6 32.7 31.7 30.9

Ⅰ．制備Li₂CO₃粗品
（1）上述流程中為加快化學(xué)反應(yīng)速率而采取的措施是
研磨、70℃加熱
研磨、70℃加熱
。
（2）濾渣2的主要成分有
Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
。
（3）向?yàn)V液2中先加入EDTA，再加入飽和Na₂CO₃溶液，90℃充分反應(yīng)后，分離出固體Li₂CO₃粗品的操作是
趁熱過濾
趁熱過濾
。
Ⅱ．純化Li₂CO₃粗品
（4）將Li₂CO₃轉(zhuǎn)化為LiHCO₃后，用隔膜法電解LiHCO₃溶液制備高純度的LiOH。電解原理如圖所示，陽極的電極反應(yīng)式是
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
，該池使用了
陽
陽
（填“陽”或“陰”）離子交換膜。請(qǐng)結(jié)合電極反應(yīng)式，解釋高濃度LiOH溶液產(chǎn)生的原因：
陰極電極方程式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，生成OH^-，Li⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，則陰極產(chǎn)生高濃度LiOH溶液
陰極電極方程式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，生成OH^-，Li⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，則陰極產(chǎn)生高濃度LiOH溶液
。后續(xù)再轉(zhuǎn)化得電池級(jí)Li₂CO₃。

Ⅲ．制備LiFePO₄
（5）將電池級(jí)Li₂CO₃和C、FePO₄高溫下反應(yīng)，生成LiFePO₄和一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑
Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑
。

【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

【答案】研磨、70℃加熱；Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；趁熱過濾；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陽；陰極電極方程式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，生成OH^-，Li⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，則陰極產(chǎn)生高濃度LiOH溶液；Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/8/9 8:0:9組卷：2引用：1難度：0.4

相似題

1．關(guān)工業(yè)上以軟錳礦（主要成分是MnO₂）和黃鐵礦（主要成分是FeS₂）為主要原料制備高性能磁性材料碳酸錳（MnCO₃）的工藝流程如圖1所示．
已知：MnCO₃難溶于水、乙醇、潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃時(shí)開始分解，回答下列問題：
（1）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等雜質(zhì)．若測(cè)得濾液中c（F^-）=0.01mol?L^-1，則濾液中殘留的c（Ca²⁺）=

mol?L^-1[已知：K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10]
（2）沉錳工序中，298K、c（Mn²⁺）=1.05mol?L^-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．根據(jù)圖2中信息得出的結(jié)論是

．
（3）從沉錳工序中得到純凈MnCO₃的操作方法是過濾、

．
（4）MnCO₃高溫煅燒可得到軟磁體Mn₃O₄，但分解生成的CO需要回收利用．到目前為止，CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以銅（+1）為活性組分負(fù)載在各種載體上，然后采用變壓器吸附（PSA）的方式在含N₂體系中脫出CO．圖3是變壓吸附回收爐氣中CO的流程．
①PSA-Ⅰ吸附CO₂的時(shí)間對(duì)PSA-Ⅱ中CO回收率的影響如圖4所示，由此可見，為了保證載銅吸附劑對(duì)CO的吸附和提純要求，應(yīng)采取的措施是

．
②從PSA-Ⅱ中富集得到的CO有廣泛的用途，除生產(chǎn)甲醇外，其用途還有

（任寫一種）．
③檢驗(yàn)放空氣體中是否含有CO的實(shí)驗(yàn)操作是將該氣體通入氯化鈀（PdCl₂）溶液中，觀察是否有黑色的單質(zhì)鈀生成，寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式：

．
（5）為測(cè)定某軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確稱量1.00g軟錳礦樣品，加入2.68g草酸鈉固體，再加入足量的稀硫酸并加熱（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），充分反應(yīng)后冷卻，將所得溶液轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度線，從中取出25.0mL，用0.0200mol?L^-1高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)?shù)稳?0.0mL溶液時(shí)恰好完全反應(yīng)．
已知高錳酸鉀、二氧化錳在酸性條件下均能將草酸鈉（Na₂C₂O₄）氧化，反應(yīng)原理如下：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
MnO₂+C₂O₄2^-+4H⁺═Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O
求該軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

．
發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：19引用：1難度：0.1
解析

2．以煉鋅煙塵（主要成分為ZnO，含少量CuO和FeO）為原料，可以制取氯化鋅和金屬鋅．
Ⅰ、制取氯化鋅主要工藝如圖：

下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol?L^-1計(jì)算）．

金屬離子開始沉淀的pH 沉淀完全的pH

Fe³⁺ 1.1 3.2

Zn²⁺ 5.2 6.4

Fe²⁺ 5.8 8.8

（1）加入H₂O₂溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

．
（2）流程圖中，為了降低溶液的酸度，試劑X可以是

（選填序號(hào)：a.ZnO；b.Zn（OH）₂；c.Zn₂（OH）₂CO₃；d.ZnSO₄）；pH應(yīng)調(diào)整到

．
（3）氯化鋅能催化乳酸（）生成丙交酯（C₆H₈O₄）和聚乳酸，丙交酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

，聚乳酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

．
Ⅱ、制取金屬鋅采用堿溶解{ZnO（s）+2NaOH（aq）+H₂O（l）═Na₂[Zn（OH）₄]（aq）}，然后電解浸取液．
（4）以石墨作電極電解時(shí)，陽極產(chǎn)生的氣體為

；陰極的電極反應(yīng)為

．
（5）煉鋅煙塵采用堿溶，而不采用酸溶后電解，主要原因是

．

發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：78引用：3難度：0.1

解析

3．工業(yè)上用氟磷灰石[Ca₅F（PO₄）₃]制白磷（P₄）的簡(jiǎn)略流程圖如圖：

部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)（數(shù)據(jù)）如下：

物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 溶解性部分化學(xué)性質(zhì)

白磷（P₄） 44 280.5 難溶于水著火點(diǎn)低，在空氣中易自燃

PH₃ -133.8 -87.5 微溶于水有強(qiáng)還原性，在空氣中易自燃

SiF₄ -90 -86 易水解，生成HF和H₄SiO₄

K_a（HF） K_a₁（H₂S） K_a₂（H₂S） K_a₁（H₂CO₃） K_a₂（H₂CO₃）

3.6×10^-4 1.0×10^-7 1.0×10^-12 4.3×10^-7 5.6×10^-11

回答下列問題：
（1）氟磷灰石中磷的化合價(jià)為

。
（2）實(shí)驗(yàn)室中的白磷通常保存在

中，“冷凝塔1”中白磷呈

態(tài)。
（3）“爐料”的成分是二氧化硅、過量焦炭和氟磷灰石的混合物，高溫反應(yīng)生成CaSiO₃（爐渣）、白磷、SiF₄以及另一種氣體，“電爐”中發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（4）尾氣中含有PH₃、H₂S、HF和SiF₄?！跋礆庋b置1”可除去H₂S、HF及

（填化學(xué)式，下同），除去H₂S的離子反應(yīng)方程式為

；“洗氣裝置2”可除去

。
（5）用10噸含磷量（以P₂O₅%計(jì)）為40%的氟磷灰石礦生產(chǎn)白磷，若生產(chǎn)過程中磷的損耗為10%，則可制得白磷

噸（保留3位有效數(shù)字）。

發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：24引用：1難度：0.3

解析

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	Li⁺	Ni²⁺	Ca²⁺	Mg²⁺
濾液1	22.72	20.68	0.36	60.18
濾液2	21.94	7.7×10	0.08	0.78×10^-3

T/℃	20	40	60	80	100
S（Li₂CO₃）/g	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72
S（Li₂SO₄）/g	34.7	33.6	32.7	31.7	30.9

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe³⁺	1.1	3.2
Zn²⁺	5.2	6.4
Fe²⁺	5.8	8.8

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性	部分化學(xué)性質(zhì)
白磷（P₄）	44	280.5	難溶于水	著火點(diǎn)低，在空氣中易自燃
PH₃	-133.8	-87.5	微溶于水	有強(qiáng)還原性，在空氣中易自燃
SiF₄	-90	-86		易水解，生成HF和H₄SiO₄

K_a（HF）	K_a₁（H₂S）	K_a₂（H₂S）	K_a₁（H₂CO₃）	K_a₂（H₂CO₃）
3.6×10^-4	1.0×10^-7	1.0×10^-12	4.3×10^-7	5.6×10^-11