考点12 化工流程中铝化合物的处理-2020高考化学考点剖析

考点12 化工流程中铝化合物的处理 1.（2019全国Ⅲ卷）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，工艺如下图所示。回答下列问题： 相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ 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 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；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的作用是将________________________。 （3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。 （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=___________。 2、（2018年江苏化学）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： （1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。 （2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃ 硫去除率=（1—）×100% ①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是____________________。 （3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。 （4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。 1、铝土矿的主要成分是Al2O3，碱溶生成的是AlO2-，酸溶生成的是Al3+。 2、化工流程中，Al3+开始沉淀的pH=3.4，沉淀完全的pH=4.7。 铝盐生成Al(OH)3最好用氨水；偏铝酸盐生成Al(OH)3最好通入过量的CO2。 典例1（江苏省南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市2018届高三第二次调研二模）CoCO3是一种制造锂电池电极的原料。以含钴废渣(主要成分CoO、CO2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质)为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下： 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算) 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Co2＋ 7.6 9.4 Al3＋ 3.0 5.0 Zn2＋ 5.4 8.0 （1） “酸浸”时通入SO2的目的是____________________________。 （2） “除铝”时调节溶液pH范围为________，该过程中主要反应的离子方程式为___________________。 （3）“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)＋2HX(有机层)ZnX2(有机层)＋H2SO4(水层)，由有机层获取ZnSO4溶液的操作是__________________________________________。 （4）“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加的原因是_____________ （5） CoCO3隔绝空气灼烧可以生