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整体感知— “无机化工流程”大题的考法研究(学生自主研习)
[品考题考法]
1.(2022·全国乙卷)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过如图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10-8
7.4×10-14
1.1×10-10
2.6×10-9
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
回答下列问题:
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为__________________________,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因_____________________________________。
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是________________________________________________。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是____________;
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为________________________________________________;
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是________________________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是__________________。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有______________。
答案:(1)PbSO4(s)+CO(aq)===PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)=== PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K=≈3.4×105>105,PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO(aq)=== BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K=≈0.04≪105,反应正向进行的程度很小 (3)(ⅰ)Fe2+
(ⅱ)Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O (ⅲ)作还原剂 (4)Fe(OH)3、Al(OH)3
(5)Ba2+、Na+
2.(2022·湖北等级考)全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下:
LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O
化合物
Ksp
Mg(OH)2
5.6×10-12
Ca(OH)2
5.5×10-6
CaCO3
2.8×10-9
Li2CO3
2.5×10-2
回答下列问题:
(1)“沉淀1”为____________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是________________________。
(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度,“操作A”依次为____________、____________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后,发现文献对常温下的Li2CO3有不同的描述:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3的性质,将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下LiHCO3____________(填“稳定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为________________________________________________。
(5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由________________________
________________________。
答案:(1)Mg(OH)2
(2)将Ca2+转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质 (3)蒸发浓缩 趁热过滤
(4)不稳定 Li+ + HCO ===LiHCO3,2LiHCO3===Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
(5