精品解析：工业流程题

1. LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下： 已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。 回答下列问题： （1）为提高溶矿速率，可采取的措施有___________ （2）不宜使用H2O2替代MnO2，可能的原因是___________。 （3）溶矿反应完成后，恢复至常温，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=___________mol·L-1；再用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是___________。 （4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有___________。 （5）在电解槽中，MnSO4溶液发生电解反应的离子方程式为___________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断补充___________(填化学式)。 （6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是___________。 2. 镍氢电池是一种新型绿色电池，利用废旧镍氢电池的金属电极芯[主要成分为Ni(OH)2、Co(OH)2及少量铁、铝的氧化物等]生产硫酸镍、碳酸钴的工艺流程如图。 已知：部分金属阳离子以氢氧化物的形式沉淀时溶液的pH见表： 金属阳离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Ni2+ Co2+ 开始沉淀时pH 6.3 1.5 3.4 6.2 7.15 完全沉淀时pH(金属阳离子浓度<10-5mol/L) 9.0 3.2 4.7 9.2 9.15 回答下列问题： （1）步骤①用稀硫酸浸取金属电极芯前，提高浸取率方法_______(写两种)。 （2）沉淀A的主要成分_______，步骤②调pH的范围为_______。 （3）将“母液1”的pH调至3~4，再加入NaClO，NaClO的作用是_______。 （4）步骤④离子方程式_______，若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因：_______。 （5）步骤⑤中“母液3”与NaHCO3溶液反应的离子方程式为_______。 3. 镍电池的电极活性材料为多组分合金(主要成分为镍、钴，还含有铝、铁等)，可重新回收利用。利用废镍电池资源化生产醋酸钴晶体的工艺流程如下。 已知：①浸取母液中除铝元素外，其他金属元素的化合价均为+2价。 ②部分金属阳离子沉淀的pH如下表。 沉淀物 Co(OH)3 开始沉淀pH 2.2 7.4 7.6 0.1 4.0 7.6 完全沉淀pH 3.2 8.9 9.2 1.1 5.2 9.2 请回答下列问题： （1）“浸取”时可以提高浸取率的操作有___________(任写1条)。 （2）“调pH”时溶液的pH范围是___________，所得滤渣1的主要成分为___________(填化学式)。 （3）“氧化分离”操作控制溶液pH=2，加入NaClO发生反应的离子方程式为___________。 （4）“溶解1”操作中加入H2O2的作用为___________，“沉钴”操作过程中发生反应的离子方程式为___________。 （5）“溶解2”操作后得到醋酸钴晶体，要使该醋酸钴晶体的纯度更高，所采取的实验操作名称应为___________。 4. 碳酸锂(Li2CO3)微溶于水 、稀酸， 其溶解度随温度的升高而降低，不溶于C2H5OH，医学上可用其治疗精神忧郁症。以钴酸锂废料(主要含有LiCoO2，难溶于水，还含有少量Al2O3)为原料制备Co(OH)2及Li2CO3的工艺流程如图所示。 回答下列问题： （1）“酸浸还原”时得到的溶液中阴离子主要为 ，的空间构型为___________，LiCoO2发生反应的离子方程式为___________。 （2）“滤渣1”中含有少量 Co(OH)2，原因为___________。 （3）常温下[Ksp[Co(OH)2]=1.0×10−15，当c(Co2+ )= 10−5 mol·L−1时视作“沉钴”完全，此时溶液的pH=___________；Co(OH)2久置于空气中转化为棕色的Co(OH)3，化学方程式为 ___________。 （4）“沉锂”所得的溶液中主要含有硫酸钠，则试剂X为___________(填化学式)溶液。 （5）“系列操作”为蒸发浓缩、___________、洗涤、 干燥，洗涤时所用到的玻璃仪器为烧杯、漏斗、___________。 5. 以软锰矿(主要含有MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)为原料制