【題目】以含鋰電解鋁廢渣(主要成分為LiFAlF3、NaF,少量CaO等)為原料,生產(chǎn)高純度LiOH的工藝流程如圖:(已知:常溫下,LiOH可溶于水,Li2CO3微溶于水)

1)含鋰電解鋁廢渣與濃硫酸在200~400℃條件下反應(yīng)2h。濾渣1”主要成分是___(填化學(xué)式)。

2過濾2”需要趁熱在恒溫裝置中進(jìn)行,否則會導(dǎo)致Li2SO4的收率下降,原因是___

(已知部分物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)見下表)

溫度/℃

Li2SO4/g

Al2(SO4)3/g

Na2SO4/g

0

36.1

31.2

4.9

10

35.4

33.5

9.1

20

34.8

36.5

19.5

30

34.3

40.4

40.8

40

33.9

45.7

48.8

340°C下進(jìn)行堿解,得到粗碳酸鋰與氫氧化鋁的混合濾渣,生成氫氧化鋁的離子方程式為___;若堿解前濾液中c(Li+)=4molL-1,加入等體積的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率到99%,則濾液2”c(CO32-)=___molL-1。[Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]

4苛化過程,若氧化鈣過量,則可能會造成___。

5)整個工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有___

6電解原理如圖所示。碳化后的電解液應(yīng)從(填“a”“b”)___口注入。陰極的電極反應(yīng)式為___。

7)高純度LiOH可轉(zhuǎn)化為電池級Li2CO3。將電池級Li2CO3C、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)方程式為___。

【答案】CaSO4 溶液溫度下降,硫酸鈉結(jié)晶析出時,夾裹了部分的硫酸鋰共沉淀 2Al3+3CO32-3H2O=2Al(OH)33CO2 4 碳酸鋰產(chǎn)品的鈣離子含量相對升高(或使得氫氧化鋁溶解進(jìn)入溶液,導(dǎo)致最終產(chǎn)品的純度下降) CO2 a 2H2O+2e-=H22OH- Li2CO32C2FeSO42LiFePO43CO↑

【解析】

含鋰電解鋁廢渣(主要成分為LiF、AIF3NaF,少量CaO)與濃硫酸反應(yīng)生成Li2SO4、Al2(SO4)3、Na2SO4CaSO4。CaSO4是微溶物,加水溶解,濾渣1CaSO4,向濾液中加入Na2CO3溶液,堿解生成CO2氣體、Al(OH)3Na2SO4Li2CO3,趁熱過濾,向濾液中加入氧化鈣生成CaSO4、Al(OH)3、LiOH,過濾,向濾液中加入CO2得到Li2CO3,電解得到LiOH。

(1)根據(jù)分析得到“濾渣1”主要成分是CaSO4;

(2)“過濾2”需要趁熱在恒溫裝置中進(jìn)行,根據(jù)表中溶解度曲線得出硫酸鈉晶體析出可能會夾帶著硫酸鋰,從而導(dǎo)致Li2SO4的收率下降;故答案為:溶液溫度下降,硫酸鈉結(jié)晶析出時,夾裹了部分的硫酸鋰共沉淀;

(3)40°C下進(jìn)行堿解,得到粗碳酸鋰與氫氧化鋁的混合濾渣,生成氫氧化鋁主要是碳酸根和鋁離子發(fā)生雙水解,其離子方程式為2Al3+3CO323H2O=2Al(OH)33CO2;若堿解前濾液中c(Li+)=4molL1,加入等體積的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率到99%,則此時溶液中c(Li+)=,根據(jù),得到濾液2”;

(4)“苛化過程,若氧化鈣過量,溶液中含有多余的鈣離子,也可能將生成的氫氧化鋁溶解進(jìn)入得到溶解中;故答案為:碳酸鋰產(chǎn)品的鈣離子含量相對升高(或使得氫氧化鋁溶解進(jìn)入溶液,導(dǎo)致最終產(chǎn)品的純度下降)。

(5)堿解的過程中生成CO2,在碳化過程中加入CO2,因此整個工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有CO2;

(6)“電解”原理如圖所示,LiOH是從右邊得到,而鋰離子通過陽離子交換膜進(jìn)入到右室,因此碳化后的電解液應(yīng)從a口注入。陰極是水中的氫離子得到電子,其電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H22OH;

(7)將電池級Li2CO3C、FePO4高溫下反應(yīng),根據(jù)氧化還原反應(yīng),FePO4Fe化合價降低,則C化合價升高,生成LiFePO4和一種可燃性氣體即CO,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Li2CO32C2FeSO42LiFePO43CO↑。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某課外活動小組進(jìn)行Fe(OH)3膠體的制備實驗并檢驗其性質(zhì)。

(1)若將飽和FeCl3溶液分別滴入下列物質(zhì)中,能形成膠體的是________(填字母)。

A.冷水 B.沸水 C.NaOH濃溶液 D.NaCl濃溶液

(2)現(xiàn)有甲、乙、丙三名同學(xué)進(jìn)行Fe(OH)3膠體的制備:

①甲同學(xué)的操作:取一小燒杯,加入25 mL蒸餾水加熱至沸騰,向沸水中逐滴加入12 mL FeCl3飽和溶液,繼續(xù)煮沸至混合液呈紅褐色,停止加熱。請評價該操作是否正確______。

②乙直接加熱飽和FeCl3溶液,請評價是否正確______。

③丙向沸水中滴加飽和FeCl3溶液,為了使反應(yīng)進(jìn)行充分,煮沸10分鐘,請評價是否正確________。

(3)寫出制備Fe(OH)3膠體的化學(xué)方程式: ____________________。證明有Fe(OH)3膠體生成的實驗操作是_____________________。該操作利用膠體的性質(zhì)是________。

(4)Fe(OH)3膠體穩(wěn)定存在的主要原因是____________________(填字母,下同)。

A.膠體粒子直徑小于1nm B.膠體粒子帶正電荷

C.膠體粒子作布朗運動 D.膠體粒子能透過濾紙

(5)Fe(OH)3膠體區(qū)別于FeCl3溶液最本質(zhì)的特征是________

A.Fe(OH)3膠體粒子的直徑在1100 nm之間

B.Fe(OH)3膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)

C.Fe(OH)3膠體是均一的分散系

D.Fe(OH)3膠體的分散質(zhì)能透過濾紙

(6)若取少量制得的膠體加入試管中,加入硫酸銨溶液,現(xiàn)象是_____________,這種現(xiàn)象稱為膠體的________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將COH2S混合加熱并達(dá)到下列平衡:

COg+H2SgCOSg+H2gK=0.1

反應(yīng)前CO物質(zhì)的量為10mol,平衡后CO物質(zhì)的量為8mol。下列說法正確的是

A. 升高溫度,H2S濃度增加,表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

B. 通入CO后,正反應(yīng)速率逐漸增大

C. 反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7mol

D. CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】無機(jī)化合物可根據(jù)其組成和性質(zhì)進(jìn)行分類。

1)上圖所示的物質(zhì)分類方法名稱是____________。

2)以鈉、鉀、氫、氧、碳、硫、氮中任兩種或三種元素組成合適的物質(zhì),分別填在下表中的橫線上:

物質(zhì)類別

氧化物

氫化物

化學(xué)式

HCl

____

____

BaOH2

Na2CO3

____

CO2

Na2O

NH3

H2O2

3)寫出⑦轉(zhuǎn)化為⑤的化學(xué)方程式__________

4)寫出實驗室由⑩制備氧氣的化學(xué)方程式______。

5)實驗室制備⑦常用________________反應(yīng),檢驗該氣體的方法是________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】坦桑石的主要化學(xué)成分為Ca2Al3(SiO4)3(OH),還可含有V、Cr、Mn等元素。

(1)下列狀態(tài)中的鋁微粒,電離最外層的一個電子所需能量最大的是____________。

(2)煙酸鉻是鉻的一種化合物,其合成過程如下:

Cr原子的價層電子排布圖為 _______________。這樣排布電子遵循的原則是 ______________

②煙酸中所含元素的第一電離能I1(N)_____ I1(O),原因是_________________ 。

③煙酸中碳、氮原子的雜化方式分別為 _________________、__________________。

(3)SiCl4SiF4都極易水解。二者都屬于______(填極性非極性)分子,其熔點關(guān)系為SiF4 ______SiCl4(填“>”“<”“=”)。

(4)將Mn摻入GaAs晶體(圖甲)可得到稀磁性半導(dǎo)體材料(圖乙),圖甲、圖乙晶體結(jié)構(gòu)不變。

①圖乙中a點和b點的原子坐標(biāo)參數(shù)分別為(0,0,0)和(1,1,0),則c點的原子坐標(biāo)參數(shù)為_______。

②設(shè)圖甲晶體的密度為ρg·cm-3,用NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值,則該晶胞中距離最近的兩個砷原子之間的距離為 ___________ pm。(用含ρ、NA的關(guān)系式表示最簡化的計算式即可)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知反應(yīng):3Cu8HNO3()=3Cu(NO3)22NO↑4H2O。

(1)參加反應(yīng)的HNO3和作為氧化劑的HNO3的個數(shù)比為________

(2)若有64 g Cu被氧化,則被還原的HNO3的質(zhì)量是________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3SiO2)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液,并用于煙氣脫硫研究。

(1)酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________;濾渣的主要成分為________(填化學(xué)式)

(2)濾渣的主要成分為________(填化學(xué)式);制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________

(3)吸收煙氣中SO2的化學(xué)方程式為Al2(SO4)3·Al2O33SO2=Al2(SO4)3·Al2(SO3)3。通入空氣氧化,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】乙烯、環(huán)氧乙院是重要的化工原料,用途廣泛。回答下列問題:

已知:I.2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g) H1=-206.6kJmo1-1

II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O1 H2

III.2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+4H2O1 H3

1)反應(yīng)III:△S(“>”“<”“=”)___0。

2)熱值是表示單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時所放出的熱量,是燃料質(zhì)量的一種重要指標(biāo)。已知乙烯的熱值為50.4kJg-1,則△H3=___kJmol-1

3)實驗測得2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g)中,v=kc2(),v=kc2(CH2=CH2)c(O2)(k、k為速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。

①反應(yīng)達(dá)到平衡后,僅降低溫度,下列說法正確的是________

A.kk均增大,且k增大的倍數(shù)更多

B.kk勻減小,且k減小的倍數(shù)更少

C.k增大、k減小,平衡正向移動

D.kk均減小,且k減小的倍數(shù)更少

②若在1L的密閉容器中充入1molCH2=CH2(g)1molO2(g),在一定溫度下只發(fā)生反應(yīng)I,經(jīng)過10min反應(yīng)達(dá)到平衡,體系的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/span>0.875倍,則0~10min內(nèi)v(O2)=___=___。

4)現(xiàn)代制備乙烯常用乙烷氧化裂解法:

C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g) H2=-110kJmol-1,反應(yīng)中還存在CH4、CO、CO2等副產(chǎn)物(副反應(yīng)均為放熱反應(yīng)),圖1為溫度對乙烷氧化裂解反應(yīng)性能的影響。

①乙烷的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高的原因是___;反應(yīng)的最佳溫度為___(填序號)。

A.650 B.700 C.850 D.900

[乙烯選擇性=;乙烯收率=乙烷轉(zhuǎn)化率×乙烯選擇性]

②工業(yè)上,保持體系總壓恒定為l00kPa的條件下進(jìn)行該反應(yīng),通常在乙烷和氧氣的混合氣體中摻混惰性氣體(惰性氣體的體積分?jǐn)?shù)為70%),摻混惰性氣體的目的是___

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】亞硝酰氯(NOCl)是一種紅褐色液體或黃色氣體,熔點-64.5℃,沸點-5.5℃,遇水易水解。它是有機(jī)合成中的重要試劑,可由NOCl2在常溫常壓下合成,某化學(xué)興趣小組設(shè)計如圖裝置制備NOC1;卮鹣铝邢嚓P(guān)問題:

1NOCl分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),NOCl的電子式為___

2)裝置乙中的液體為___,裝置丙作用是___。

3)實驗時,先通入Cl2,觀察到丁中燒瓶內(nèi)充滿黃綠色氣體時,再通入NO,這樣操作目的是___。待丁中燒瓶內(nèi)有一定量液體生成時,停止實驗。

4)上述裝置設(shè)計有一不妥之處,理由是___(用化學(xué)方程式表示)。

5)測定NOCl的純度:取所得產(chǎn)物a g溶于水,配制成250mL溶液;取25.00mL于錐形瓶中,以K2Cr2O7溶液為指示劑,用c mol·L-1 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為24.00mL。滴定終點的現(xiàn)象是___,亞硝酰氯(NOCl)的純度為___。(Ag2CrO4磚紅色:Ksp(AgCl)=1.56x10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.0x10-12,Ksp(AgNO2)=5.86×10-4)。

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