10 工艺流程与原理综合【黄金冲刺】-考前20天高考化学极限满分冲刺（江苏专用）

10 工艺流程与原理综合 一、工业流程题 1．（2022·江苏·一模）以盐湖锂精矿(主要成分为Li2CO3，还含有少量的CaCO3)和盐湖卤水(含一定浓度LiCl和MgCl2)为原料均能制备高纯Li2CO3。 (1)以锂精矿为原料制取碳酸锂的流程如图，其中“碳化溶解”的装置如图所示。 已知：I.20℃时LiOH的溶解度为12.8g。 II.Li2CO3在不同温度下的溶解度：0℃1.54g，20℃1.33g，80℃0.85g。 ①装置C中主要反应的化学方程式为____。 ②装置C中的反应需在常温下进行，温度越高锂精矿转化速率越小的原因可能是____。保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高锂精矿转化率的操作有____。 ③热解、过滤获得Li2CO3的表面有少量Li2C2O4，未经洗涤也不会影响最终Li2CO3产品的纯度，其原因是____。 (2)设计由盐湖卤水制取高纯Li2CO3的实验方案：向浓缩后的盐湖卤水____。 已知：pH=10时Mg(OH)2完全沉淀。 实验中必须用的试剂：NaOH溶液、Na2CO3溶液、HNO3－AgNO3溶液 2．（2023·江苏·统考一模）钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以含钴废料(含和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。 已知：萃取时发生的反应为。 (1)除Fe、Al：先加入溶液，再加入溶液调节pH。写出氧化的离子方程式：_______。 (2)除Ca、Mg：当某离子浓度时，认为该离子已除尽。 ①为使、除尽，必须保持溶液中_______。 ②若调节溶液的pH偏低、将会导致、沉淀不完全，其原因是_______。 [，，]。 (3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂，实验测得萃取率随pH的变化如图所示。向萃取所得有机相中加入，反萃取得到水相。 ①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是_______。 ②萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是_______。 (4)热分解：向反萃取所得水相中加入溶液，充分反应后，得到。将在空气中加热可得到钴的氧化物。分解时测得残留固体的质量随温度变化的曲线如图所示。 ①B点剩余固体产物为_______(写出计算过程)。 ②钴的一种氧化物的晶胞如图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_______个。 3．（2023·江苏·统考二模）以粉煤灰浸取液(含Al3+、Li+、Mg2+、Cl-等)为原料制备电极材料LiFePO4的实验流程如图： (1)“焙烧”过程中AlCl3最终转化为Al2O3和_____(填化学式)。 (2)“浸出”后的滤液中主要含Li+、Mg2+、Cl-等。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.5×10-12，欲使c(Mg2+)≤5.5×10-6mol•L-1，“除杂”需要调节溶液的pH不低于_____。 (3)离子筛法“富集”锂的原理如图1所示。在碱性条件下，离子筛吸附Li+容量较大，其可能原因为_____。 (4)已知Li2CO3的溶解度曲线如图2所示。“沉锂”反应1h，测得Li+沉淀率随温度升高而增加，其原因有_____。 (5)“合成”在高温下进行，其化学方程式为_____。 (6)LiFePO4的晶胞结构示意图如图3所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有_____个。 4．（2023·江苏·统考二模）硫酸亚铁晶体(FeSO4•7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图： (1)“酸浸”时，Fe3O4发生反应的离子方程式为_____。 (2)将“滤渣”返回“酸浸”工序，其目的是_____。 (3)与普通过滤相比，使用图1装置进行过滤的优点是_____。 (4)固定其他条件不变，反应温度、反应时间、铁粉过量系数[]分别对“滤液”中Fe3+还原率的影响如图2、图3、图4所示。 设计由100mL“滤液”［其中c(Fe3+)=0.8mol•L-1］制备硫酸亚铁粗品的实验方案：_____。(须使用的试剂和仪器：铁粉、冰水、真空蒸发仪) (5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.2000g样品置于锥形瓶中，用50mL蒸馏水完全溶解，加一定量硫酸和磷酸溶液；用0.02000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点(MnO转化为Mn2+)，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液42.90mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4•7H2O的质量分数_____。(写出计算过程) 5．（2023·江苏南通·统考二模）实验室以含锰废液为原料可以制取，部分实验过程如下： 已知室温下，部分难溶电解质的溶度积常数如下表： 难溶