猜押 工业流程综合题(广东专用)-2025年高考化学冲刺抢押秘籍
2025-04-11
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2份
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34页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-三轮冲刺 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.55 MB |
| 发布时间 | 2025-04-11 |
| 更新时间 | 2025-04-11 |
| 作者 | 妙音居士 |
| 品牌系列 | 上好课·冲刺讲练测 |
| 审核时间 | 2025-04-11 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51558816.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
猜押 工业流程综合题
猜押考点
3年真题
考情分析
押题依据
分离提纯
2024年第18题
2023年第18题
2022年第18题
无机化工流程题是高考的热点题型,通常以实际的工业生产为背景,通过工艺流程图的形式再现生产的关键环节。试题通常以从矿石中提取、制备某物质或以废渣、废液提取某物质为背景,综合考查元素化合物知识、氧化还原反应概念,及陌生方程式的书写、化学反应原理中的化学反应速率、浸取率、电化学原理等,反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用及计算、绿色化学思想(如原料循环利用、环境污染问题等)的体现等,题目综合性强,难度大。
广东高考工艺流程综合题近几年都是以分离提纯为背景,从副产品、废液等提取某物质,且该物质通常较为陌生,综合性强。
1.(2025·广东深圳·一模)一种从石煤灰渣(主要含及等)中提取钒的工艺流程如下:
已知:萃取剂(HR)与阳离子的结合能力:;萃取的原理为;“中间盐”中的金属阳离子均为+3价;含的硫酸盐难溶于水;。
(1)“酸浸”时,钒主要以的形式进入溶液。
①为提高浸取率,可采取的措施是 (任写一条)。
②发生反应的化学方程式为 。
(2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表:
阳离子
浓度
10.79
0.0041
0.11
0.029
据此分析“溶液3”可在 工序循环利用。
(3)“中间盐”的一种含钒物质为;“溶解”后,所得溶液中钒主要以的形式存在。该含钒物质“溶解”时发生反应的离子方程式为 。
(4)“还原”步骤的主要目的是 。
(5)“萃取”前,需调节溶液。
①已知萃取前溶液中,理论上,为避免产生沉淀,应调节溶液pH小于 (保留一位小数)。
②实际上,溶液pH也不能过低,其原因是 。
(6)一种V—Ti固溶体储氢材料经充分储氢后所得晶体的立方晶胞结构如图。
①该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为 。
②储氢材料的性能常用“体积储氢密度”(储氢材料可释放出的体积)来衡量。一定条件下,50%的氢可从上述晶体中释放出来,且吸放氢引起储氢材料体积的变化可忽略。设为阿伏加德罗常数的值,的摩尔体积为,则该储氢材料的“体积储氢密度”为 (列出算式)。
2.(2025·广东肇庆·一模)废锂离子电池正极材料中含有钴、镍、锂等金属,具有较高回收价值,对其进行无害化处理并回收具有重要意义。一种回收钴、镍、锂的工艺流程如下:
已知:①废锂电池正极材料成分为、、及、的化合物。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的如下表所示:
金属离子
开始沉淀时()的
2.7
3.2
6.6
6.7
7.8
沉淀完全时()的
3.7
5.0
9.2
9.5
10.4
③为淡绿色固体,为玫红色固体。
回答下列问题:
(1)“浸出”过程中钴元素转化为,该反应的化学方程式为 。此过程若用浓盐酸代替和,其缺点除因其挥发性导致利用率降低外,还有 (写一点)。
(2)如果“浸出”后溶液中、、浓度均约为,则“调”过程中调节溶液的时,滤渣的主要成分为 。
(3)“除钴”时水相和浓度会影响钴、镍分离效果,根据下图选择“除钴”的最佳条件:水相 , 。
(4)判断沉镍母液中已沉淀完全的操作为 。
(5)“反萃取”过程发生反应,则反萃取剂为 (填化学式)。
(6)高温高压下向固态中通入气态可制得电池的电解质,制备前需将处理为多孔材料,原因为 ;制得的。中所含化学键类型为 。
3.(2025·广东·调研)某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有及一定量的和有机物,镍及其化合物的化学性质与铁的类似,但的性质较稳定)。回答下列问题:
已知:部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的如下表所示。
沉淀物
5.2
3.2
9.7
9.2
(1)为28号元素,写出原子基态电子排布式 ,用乙醇洗涤废催化剂的目的是 ,从废液中回收乙醇的方法是 。
(2)为提高酸浸速率,可采取的措施有 (答一条即可)
(3)硫酸酸浸后所得滤液A中含有的金属离子是 ,向其中加入反应的离子方程式为 。
(4)滤液C进行如下所示处理可以制得。滤液溶液
①操作X是 ,过滤,洗涤,干燥。
②在强碱溶液中用氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料,该反应的离子方程式是 。
4.(2025·广东·一模)对电解制锰过程中产生的复合硫酸盐[成分为和]进行回收利用具有较高的经济价值与环保价值,相关工艺流程如图所示。
已知:室温下,;;。
(1)气态化合物a的化学式为 。
(2)“沉淀1”时,室温下将“浸液1”的调至9.5,得到沉淀,此时浸液中的浓度为 。
(3)草酸镁晶体在足量空气中充分“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。
(4)“浸出2”中加入溶液的目的为 。
(5)“浸出3”后,铅元素以的形式存在,该过程中涉及铅元素的反应的离子方程式为 ;“浸渣3”的主要成分为 (填化学式)。
(6)将“沉淀1”中所得的焙烧,可制得锰的某种氧化物,其立方晶胞结构如图中A所示(和O原子省略),晶胞棱长为。A可看作是i、ii两种基本单元交替排列而成。
①该氧化物的化学式为 。
②设该氧化物最简式的式量为,则晶体密度为 (列出计算式,为阿伏加德罗常数的值)。
5.(2025·广东梅州·一模)五氧化二钒是接触法制取硫酸的催化剂,具有强氧化性。从废钒催化剂(主要成分为:、、、和等)中回收的一种生产工艺流程如下图所示:
已知:价钒在溶液中主要以和的形式存在,两者转化关系为。
(1)写出基态钒原子的价层电子排布式 。
(2)“废渣I”的主要成分为 。“还原”后的溶液中含有阳离子、、、,“还原”过程中发生反应的离子方程式为 。
(3)“萃取”和“反萃取”的变化过程可简化为(下式中的R表示或,HA表示有机萃取剂的主要成分):。工艺流程中可循环使用的试剂有 (写化学式)。
(4)“氧化”时欲使3mol的变为,需要氧化剂至少为 mol。
(5)“调pH”中加入KOH有两个目的,分别为 、 。
(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如下图,晶胞参数为apm。晶胞中V的配位数与O的配位数之比为 ;已知表示阿伏加德罗常数的值,该晶体密度为 (列出计算式即可)。
6.(2025·广东汕头·一模)精炼铜产生的铜阳极泥富含等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
已知:常温下,,。
回答下列问题:
(1)滤液中所含金属阳离子为 (填离子符号)。
(2)“酸浸氧化”生成的离子方程式为 。
(3)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸银试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。由此可知,的空间结构是 ;“溶浸”时发生反应的离子方程式为,常温下,该反应的平衡常数 。
(4)“还原”过程中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,反应产生的滤液可进入 操作中循环利用(填流程中操作名称)。
(5)工业上也常用溶液、氨水和溶液为原料配制浸金液,浸取回收金。一种以原电池原理来浸金的方法如图所示:
①上述原理可知,在浸金过程中起 作用。
②写出负极区的电极反应式 。
(6)能形成多种组成固定的合金,其中一种晶体X的晶胞结构(立方体)如图所示。该合金的晶胞中,铜原子a的分数坐标为 。设X的最简式的式量为,晶体密度为,则晶体X中与之间的最短距离为 (为阿伏加德罗常数的值)。
7.(2025·广东江门·一模)碲(Te)元素在可穿戴柔性热电器件领域有广泛应用,硒(Se)元素在光电材料中有广泛应用。从电解精炼铜阳极泥(主要成分是、、金属碲化物、金属硒化物等)中分离碲、硒元素,工艺流程如图所示。
已知:①,;
②碲单质不易与发生反应,硒单质高温下可与生成气体。
(1)Se的基态原子的价层电子排布式为 。
(2)“转化”时,使转化为,反应的离子方程式为 。欲使该反应发生,应控制大于 。(保留2位有效数字)
(3)“蒸硒”时,等金属硒化物在下反应,产生的烟气主要成分为和 。
(4)盐酸浸碲液经浓缩后,碲以形式存在,可使用电化学还原法获得碲单质,该电极反应方程式为 。
(5)利用杂质在固态碲和液态碲中溶解度不同,可通过区域熔炼将杂质富集到特定区域。如图所示,加热使熔化模块(熔融区)所在位置的碲棒熔化,模块移动后碲棒凝固。
杂质在碲单质中的分配系数()数据如下表。
杂质
Se
S
Cu
Au
As
分配系数
0.44
0.29
0.000013
0.10
0.0023
熔炼过程中碲纯度最高的区域为 (填“前端”、“末端”或“熔融区”)。为提高碲棒中硒的去除率,可在 (填化学式)气氛中进行熔炼提纯。
(6)硒的化合物在半导体和电池研发领域有重要用途,如可用于提升光电器件性能。晶体结构可描述为填充在构成的正四面体的体心,形成如图所示的结构单元。
①在晶胞中的位置为 ;
②设两个的最短距离为,立方晶胞的密度为 。(设为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)
8.(2025·广东佛山·一模)电动汽车电池正极废料含铝箔和Li、Ni、Co、Mn等的氧化物。一种回收路线如下:
已知:I.萃取时反应:M2+(水相)+2RH(有机相)MR2(有机相)+2H+(水相),(K(M2+)为萃取反应的平衡常数,M2+代表Ni2+或Co2+)。
II.该工艺下,Ksp(Li2CO3)=2.5×10-2;饱和Na2CO3的浓度约为1.5mol·L-1。
(1)Mn属于 区元素。
(2)“碱浸”时,Al箔发生反应的离子方程式为 。
(3)“酸浸”时,Co3O4被还原为Co2+,1molCo3O4需添加Na2SO3 mol。
(4)“沉锰”时,Mn2+发生反应的离子方程式为 。
(5)“镍钴分离”时,NiR2和CoR2的浓度相近,通过调控pH,可将Ni2+、Co2+依次从有机溶剂HR中分离出来,可知 (填“>”“<”或“=”)
(6)该工艺中能循环利用的物质有 (填化学式)。
(7)通过计算说明“沉锂”时Li+是否可以沉淀完全 。
(8)正极材料的结构如图所示,粒子个数比Ni:Co:Mn= ,该材料化学式为 。
9.(2025·广东珠海·一模)利用焙烧—半湿法从铜阳极泥(含有、、、、等)中提取金,银等金属的过程如下:
已知:①“焙烧”后烧渣主要成分是、、、;
②在足量盐酸中发生反应:;
③;
回答下列问题:
(1)基态铜原子的价层电子排布式为 。
(2)“烟气”的主要成分是和,用水吸收生成单质Se和 (填化学式)。
(3)“水浸”步骤需加入固体但不能过量的原因是 。
(4)“分银”步骤中发生反应:该反应的平衡常数,若反应达平衡后溶液中,则 (填“>”“<”或“=”)。
(5)通过电解“分银液”,在阴极得到银单质,阴极电极反应式为 ,电解后阴极区溶液中 (填化学式)可以循环使用。
(6)“分金”和“还原”步骤目的是浸出和提取金,其原理为:在酸性条件下,和NaCl反应生成,把Au氧化成,再将还原成Au。
①“还原”步骤发生反应的离子方程式 。
②温度对金的浸出率有重要的影响。如图为分金渣中金含量随反应温度的变化曲线。55℃后,分金渣中金含量显著升高,原因可能是 。
(7)一种化合物由、、按一定比例构成,其晶胞结构如图a,晶胞俯视图如图b(未画出)。
①该化合物的化学式是 。
②在图b中画出的位置 。
10.(2025·广东广州·一模)对废旧锂离子电池正极材料(主要成分为,还含有少量、、、等元素)进行回收可有效利用金属资源,一种回收利用工艺流程如下:
已知:①常温下,丁二酮肟是白色晶体,不溶于水,可溶于乙醇等有机溶剂。
②常温下,部分氢氧化物的如下表:
氢氧化物
回答下列问题:
(1)“酸浸还原”中转化为,氧化产物是,该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(2)滤渣2的主要成分是、和,转化为的离子方程式是 ;常温下,“氧化调”后的滤液中浓度为,为尽可能多地提取,应控制溶液中的不大于 。
(3)“转化”中由转化为的离子方程式为 。
(4)“沉镍”中丁二酮肟与反应生成丁二酮肟镍的过程可表示为:
从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的方法是 。
(5)“锂钴分离”可产生能重复利用的物质是 。
(6)层状的结构如图所示,层状中一个周围与其最近的的个数是 ;以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图中原子1的坐标为,则原子2和原子3的坐标分别为 、 。
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2022年第18题
无机化工流程题是高考的热点题型,通常以实际的工业生产为背景,通过工艺流程图的形式再现生产的关键环节。试题通常以从矿石中提取、制备某物质或以废渣、废液提取某物质为背景,综合考查元素化合物知识、氧化还原反应概念,及陌生方程式的书写、化学反应原理中的化学反应速率、浸取率、电化学原理等,反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用及计算、绿色化学思想(如原料循环利用、环境污染问题等)的体现等,题目综合性强,难度大。
广东高考工艺流程综合题近几年都是以分离提纯为背景,从副产品、废液等提取某物质,且该物质通常较为陌生,综合性强。
1.(2025·广东深圳·一模)一种从石煤灰渣(主要含及等)中提取钒的工艺流程如下:
已知:萃取剂(HR)与阳离子的结合能力:;萃取的原理为;“中间盐”中的金属阳离子均为+3价;含的硫酸盐难溶于水;。
(1)“酸浸”时,钒主要以的形式进入溶液。
①为提高浸取率,可采取的措施是 (任写一条)。
②发生反应的化学方程式为 。
(2)“还原结晶”所得“溶液3”的主要阳离子及其浓度如下表:
阳离子
浓度
10.79
0.0041
0.11
0.029
据此分析“溶液3”可在 工序循环利用。
(3)“中间盐”的一种含钒物质为;“溶解”后,所得溶液中钒主要以的形式存在。该含钒物质“溶解”时发生反应的离子方程式为 。
(4)“还原”步骤的主要目的是 。
(5)“萃取”前,需调节溶液。
①已知萃取前溶液中,理论上,为避免产生沉淀,应调节溶液pH小于 (保留一位小数)。
②实际上,溶液pH也不能过低,其原因是 。
(6)一种V—Ti固溶体储氢材料经充分储氢后所得晶体的立方晶胞结构如图。
①该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为 。
②储氢材料的性能常用“体积储氢密度”(储氢材料可释放出的体积)来衡量。一定条件下,50%的氢可从上述晶体中释放出来,且吸放氢引起储氢材料体积的变化可忽略。设为阿伏加德罗常数的值,的摩尔体积为,则该储氢材料的“体积储氢密度”为 (列出算式)。
【答案】(1)“适当升温”“搅拌”“将灰渣进一步粉碎”“适当增加酸的浓度”等,答案合理即可
(2)酸浸
(3)
(4)将转化为,避免影响的萃取
(5)3.3 过低,即浓度过大,会导致萃取反应的平衡逆向移动,不利于进入有机相
(6)1:2 或等答案合理即可
【分析】酸浸时,溶于稀硫酸,得到,而SiO2不溶于稀硫酸而除去,溶液1中加入固体,得到,而溶液2中加入添加剂,得到中间盐,“中间盐”中一种含钒物质为在热水、空气、酸性条件下溶解,“溶解”后,所得溶液中钒主要以的形式存在,加入铁粉会将三价铁离子还原为二价铁离子,氨水调节溶液pH后,经萃取、反萃取得到钒溶液,最终得到钒材料。
【解析】(1)①为提高浸取率,可采取的措施有:适当增加酸的浓度、适当提高反应温度、搅拌、将灰渣进一步粉碎等;
②根据题干信息,“酸浸”时,钒主要以的形式进入溶液,与硫酸反应生成VO₂⁺的化学方程式为:;
(2)根据表中阳离子浓度,溶液3中主要阳离子为H⁺、VO₂⁺、Al³⁺和Fe³⁺,由于H⁺浓度最高,溶液3可以在酸浸工序循环利用,以充分利用其中的酸;
(3)由题干信息:含的硫酸盐难溶于水,“中间盐”的一种含钒物质为发生溶解工序,已知“溶解”后,所得溶液中钒主要以的形式存在,“溶解”时发生反应的离子方程式为:;
(4)根据由题干信息,酸浸后溶液中存在且萃取剂(HR)与阳离子的结合能力:,还原步骤的主要目的是将Fe³⁺还原为Fe²⁺,以便在后续的萃取步骤中,萃取剂HR优先与VO²⁺结合,提高钒的提取效率,所以还原步骤的目的是:将转化为,避免影响的萃取;
(5)①已知Al(OH)₃的溶度积 ,溶液中Al³⁺浓度为0.4mol/L,根据溶度积公式:
解得:,,pH=,为避免产生沉淀,pH应小于3.3;
②pH过低,即浓度过大,会导致萃取反应的平衡逆向移动,不利于V进入有机相,降低了钒元素的萃取率;
(6)①根据晶胞结构图,金属原子(V和Ti)位于顶点和面心,利用均摊法可知,晶胞中金属原子共有个,非金属原子(H)位于体内,晶胞中氢原子共有8个,该晶体中金属原子与非金属原子的个数比为;
②该晶胞的体积为,该晶胞中含有8个氢原子,50%的氢可从上述晶体中释放出来,一个晶胞可以释放出来氢分子个数为,一个晶胞释放出来氢气的物质的量为mol,一个晶胞释放出来的氢气在标况下的体积为,根据定义可知,则该储氢材料的“体积储氢密度”为或者。
2.(2025·广东肇庆·一模)废锂离子电池正极材料中含有钴、镍、锂等金属,具有较高回收价值,对其进行无害化处理并回收具有重要意义。一种回收钴、镍、锂的工艺流程如下:
已知:①废锂电池正极材料成分为、、及、的化合物。
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的如下表所示:
金属离子
开始沉淀时()的
2.7
3.2
6.6
6.7
7.8
沉淀完全时()的
3.7
5.0
9.2
9.5
10.4
③为淡绿色固体,为玫红色固体。
回答下列问题:
(1)“浸出”过程中钴元素转化为,该反应的化学方程式为 。此过程若用浓盐酸代替和,其缺点除因其挥发性导致利用率降低外,还有 (写一点)。
(2)如果“浸出”后溶液中、、浓度均约为,则“调”过程中调节溶液的时,滤渣的主要成分为 。
(3)“除钴”时水相和浓度会影响钴、镍分离效果,根据下图选择“除钴”的最佳条件:水相 , 。
(4)判断沉镍母液中已沉淀完全的操作为 。
(5)“反萃取”过程发生反应,则反萃取剂为 (填化学式)。
(6)高温高压下向固态中通入气态可制得电池的电解质,制备前需将处理为多孔材料,原因为 ;制得的。中所含化学键类型为 。
【答案】(1) 可以被、等氧化成有毒的,污染环境
(2)、
(3)5.2 0.25
(4)取适量沉镍母液于试管中,滴加溶液,若无淡绿色固体产生,说明已沉淀完全
(5)
(6)增大气固接触面积,提高产率 离子键、极性共价键
【分析】由题给流程控制,向废旧锂电池的正极材料中加入硫酸和过氧化氢的混合溶液浸出,将金属元素转化为可溶的金属硫酸盐,向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH,将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和滤液;向滤液中加入P204萃取、分液得到除去锰离子水相,向水相中加入P507萃取、分液得到钴萃余液和载钴有机相;向钴萃余液中加入氢氧化钠溶液反萃取、过滤得到氢氧化镍和沉镍母液;向沉镍母液中加入氢氟酸,将溶液中的锂离子转化为氟化锂沉淀,过滤得到氟化锂;向载钴有机相中加入反萃取剂稀硫酸萃取、分液得到含有硫酸亚钴的反萃取液;反萃取液经处理得到硫酸亚钴。
【解析】(1)“浸出”过程中钴元素转化为亚钴离子发生的反应为钴酸锂与硫酸和过氧化氢混合溶液反应生成硫酸锂、硫酸亚钴、氧气和水,反应的化学方程式为;浓盐酸具有还原性,若用浓盐酸代替硫酸和过氧化氢混合溶液,浓盐酸会与钴酸锂、镍酸锂等发生氧化还原反应生成有毒的氯气污染环境,故答案为:;可以被、等氧化成有毒的,污染环境;
(2)由表格数据可知,调节溶液pH为5的目的是将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,故答案为:、;
(3)由图可知,水相pH为5.2、c(P507)为0.25时钴、镍萃取率相差最大,所以“除钴”的最佳条件是水相pH为5.2、c(P507)为0.25,故答案为:5.2;0.25;
(4)由题给信息可知,氢氧化镍为淡绿色固体,则判断沉镍母液中镍离子已沉淀完全的操作为取适量沉镍母液于试管中,滴加溶液,若无淡绿色固体产生,说明已沉淀完全,故答案为:取适量沉镍母液于试管中,滴加溶液,若无淡绿色固体产生,说明已沉淀完全;
(5)由分析可知,加入反萃取剂稀硫酸萃取、分液的目的是得到含有硫酸亚钴的反萃取液,故答案为:;
(6)制得电池的电解质LiPF6前需将氟化锂处理为多孔材料可以增大气固接触面积,提高产率;由化学式可知,LiPF6中含有离子键、极性共价键,故答案为:增大气固接触面积,提高产率;离子键、极性共价键。
3.(2025·广东·调研)某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有及一定量的和有机物,镍及其化合物的化学性质与铁的类似,但的性质较稳定)。回答下列问题:
已知:部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的如下表所示。
沉淀物
5.2
3.2
9.7
9.2
(1)为28号元素,写出原子基态电子排布式 ,用乙醇洗涤废催化剂的目的是 ,从废液中回收乙醇的方法是 。
(2)为提高酸浸速率,可采取的措施有 (答一条即可)
(3)硫酸酸浸后所得滤液A中含有的金属离子是 ,向其中加入反应的离子方程式为 。
(4)滤液C进行如下所示处理可以制得。滤液溶液
①操作X是 ,过滤,洗涤,干燥。
②在强碱溶液中用氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料,该反应的离子方程式是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d84s2 溶解、除去催化剂表面的有机物 蒸馏
(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度或升高浸泡时的温度;
(3)、、
(4)冷却结晶
【分析】由题给流程可知,用乙醇洗涤将废催化剂表面的有机物溶解、除去后,用稀硫酸酸浸废催化剂,废催化剂中的铝、铁、镍与稀硫酸反应生成可溶性的硫酸盐,二氧化硅不与稀硫酸反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣a和含有稀硫酸、可溶性硫酸盐的滤液A;向滤液A中加入过氧化氢溶液,保温条件下将亚铁离子氧化为铁离子得到滤液B;向滤液B中加入氢氧化镍调节溶液pH,使溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣b和含有硫酸镍的滤液C;向滤液C中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH为9.2,将镍离子转化为氢氧化镍沉淀,过滤得到氢氧化镍;氢氧化镍经灼烧、还原得到金属镍。
【解析】(1)①为28号元素,基态电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2
②用乙醇可以溶解废催化剂表面的有机物,达到除去目的,答案为:溶解、除去催化剂表面的有机物
③可以利用乙醇与废液中有机物的沸点不同采用蒸馏的方法,答案为:蒸馏
(2)将废催化剂粉碎,增大反应物的接触面积,或适当地提高硫酸的浓度,或升高浸泡时的温度等措施均可以提高酸浸速率,故答案为:将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度或升高浸泡时的温度;
(3)①由分析可知,硫酸酸浸后所得滤液A中含有硫酸镍、硫酸铝、硫酸铁,则溶液中含有的金属阳离子为、、;
②向滤液A中加入过氧化氢溶液的目的是保温条件下将亚铁离子氧化为铁离子,便于调节溶液pH时,将铁离子转化为沉淀除去,反应的离子方程式为
(4)①①硫酸镍的溶解度随温度的升高变化较大,故酸化后的硫酸镍溶液经冷却结晶得到七水硫酸镍晶体,故答案为:冷却结晶;
②由题意可知,生成碱式氧化镍的反应为碱性条件下,硫酸镍溶液与次氯酸钠溶液发生氧化还原反应生成碱式氧化镍沉淀、硫酸钠、氯化钠和水,反应的离子方程式为,故答案为:。
4.(2025·广东·一模)对电解制锰过程中产生的复合硫酸盐[成分为和]进行回收利用具有较高的经济价值与环保价值,相关工艺流程如图所示。
已知:室温下,;;。
(1)气态化合物a的化学式为 。
(2)“沉淀1”时,室温下将“浸液1”的调至9.5,得到沉淀,此时浸液中的浓度为 。
(3)草酸镁晶体在足量空气中充分“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。
(4)“浸出2”中加入溶液的目的为 。
(5)“浸出3”后,铅元素以的形式存在,该过程中涉及铅元素的反应的离子方程式为 ;“浸渣3”的主要成分为 (填化学式)。
(6)将“沉淀1”中所得的焙烧,可制得锰的某种氧化物,其立方晶胞结构如图中A所示(和O原子省略),晶胞棱长为。A可看作是i、ii两种基本单元交替排列而成。
①该氧化物的化学式为 。
②设该氧化物最简式的式量为,则晶体密度为 (列出计算式,为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)将和转化为能与酸反应的和,便于后续和的分离、回收处理
(5)
(6)
【分析】将复合硫酸盐[成分为和]进行低温焙烧,复合硫酸盐中含有,低温焙烧时,铵盐受热分解,分解产生的气态化合物a为,将固体进行加水浸出,和能溶于水,故进入浸液1中,通入氨气调节pH值,由,转化为沉淀,再加入,得到,在空气中焙烧得到MgO;难溶的和进入浸渣1,向浸渣1中加入溶液进行浸出2,将和转化为能与酸反应的和,得到含和的浸渣2,向浸渣2中加入HCl和NaCl进行浸取3,与反应生成含的浸液3和含的浸渣3,据此回答。
【解析】(1)复合硫酸盐中含有,低温焙烧时,铵盐受热分解,分解产生的气态化合物a为;
(2)室温下将 “浸液1” 的pH调至9.5,则,根据,可得;
(3)草酸镁晶体在足量空气中充分 “焙烧”,C元素被氧气氧化为CO2,根据原子守恒和得失电子守恒配平化学方程式为;
(4)由可知,PbCO3的溶解度小于PbSO4,加入溶液可发生沉淀转化,将和转化为能与酸反应的和,便于后续和的分离、回收处理;
(5)“浸出3” 后,铅元素以的形式存在,“浸渣2” 主要含,加入HCl、NaCl,发生反应的离子方程式为;复合硫酸盐中含,加入转化为,再加入HCl、NaCl,转化为AgCl沉淀,所以 “浸渣3” 的主要成分为AgCl;
(6)①计算Mn原子个数:在晶胞中,i、ii两种基本单元交替排列,一个晶胞中含有8个基本单元。每个i单元中Mn原子个数为(1个位于体心,4个位于顶点,顶点原子被8个晶胞共用);每个ii单元中Mn原子个数为(4个位于顶点)。则一个晶胞中Mn原子总数为个;计算O原子个数:每个i单元中O原子个数为4个,每个ii单元中O原子个数为4个,所以一个晶胞中O原子总数为个,因此,Mn与O原子个数比为,该氧化物的化学式为;
②由①可知一个晶胞中含有8个 “”,根据m = nM,晶胞质量(Mr为该氧化物最简式的式量,为阿伏加德罗常数的值),已知晶胞棱长为,根据正方体体积公式(a为棱长),则晶胞体积,根据密度公式,可得晶体密度。
5.(2025·广东梅州·一模)五氧化二钒是接触法制取硫酸的催化剂,具有强氧化性。从废钒催化剂(主要成分为:、、、和等)中回收的一种生产工艺流程如下图所示:
已知:价钒在溶液中主要以和的形式存在,两者转化关系为。
(1)写出基态钒原子的价层电子排布式 。
(2)“废渣I”的主要成分为 。“还原”后的溶液中含有阳离子、、、,“还原”过程中发生反应的离子方程式为 。
(3)“萃取”和“反萃取”的变化过程可简化为(下式中的R表示或,HA表示有机萃取剂的主要成分):。工艺流程中可循环使用的试剂有 (写化学式)。
(4)“氧化”时欲使3mol的变为,需要氧化剂至少为 mol。
(5)“调pH”中加入KOH有两个目的,分别为 、 。
(6)钒的某种氧化物的立方晶胞结构如下图,晶胞参数为apm。晶胞中V的配位数与O的配位数之比为 ;已知表示阿伏加德罗常数的值,该晶体密度为 (列出计算式即可)。
【答案】(1)
(2)
(3)、HA
(4)0.5
(5)促使水解成沉淀 促使转化为,有利于下一步沉钒
(6) (或)
【分析】利用废钒催化剂(主要成分为:、、、和等)回收的工艺流程为:将废钒催化剂加入在硫酸作用下进行还原,不溶于酸,过滤后在废渣I中,得到含阳离子、、、的滤液,再加有机萃取剂HA进行萃取,分液得有机层,再加入试剂X进行反萃取,分液后有机萃取剂进入萃取环节循环使用,得到酸性水溶液,加氧化,再加KOH调节pH,过滤得废渣II和含钒滤液,加入沉钒得,最后煅烧得产品,据此分析解答。
【解析】(1)钒为23号元素,位于周期表中第四周期第VB族,则基态钒原子的价层电子排布式为:。
故答案为:。
(2)根据分析,废渣I为难溶于硫酸的;“还原”过程中被在酸性作用还原为,则反应的离子方程式为:。
故答案为:;。
(3)根据萃取和反萃取方程式:可知,当发生萃取时,水层有硫酸生成,可以用在反萃取操作中;当发生反萃取时,有机层有HA产生,可以用在萃取操作中,所以可以循环使用的物质为:、HA。
(4)根据分析,在氧化时发生的反应为:,根据方程中关系量可知,要使3mol的变为,需要氧化剂至少为。
故答案为:0.5。
(5)由于在反萃取后的酸性水溶液中还存在和,经氧化后变为和,所以加入KOH后首先调节pH,促使水解形成沉淀过滤除去,同时根据题目已知转化,得到加入KOH还可以消耗使平衡右移生成更多的,有利于下一步沉钒操作。
故答案为:促使水解成沉淀;促使转化为,有利于下一步沉钒。
(6)根据晶胞图形可知,1个V原子与6个O原子形成配位键,配位数为6,1个O原子与3个V原子形成配位键,配位数为3,则晶胞中V的配位数与O的配位数之比为;同时在晶胞中,O原子有4个位于晶胞面心,2个位于体心,则O原子数为:;V原子有8个位于晶胞顶点,1个位于体心,则V原子数为:,则1个晶胞的构成为或,得到该氧化物化学式为:,晶胞参数为apm,则边长为,则该晶体密度为。
故答案为:2:1;(或)。
6.(2025·广东汕头·一模)精炼铜产生的铜阳极泥富含等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
已知:常温下,,。
回答下列问题:
(1)滤液中所含金属阳离子为 (填离子符号)。
(2)“酸浸氧化”生成的离子方程式为 。
(3)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸银试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。由此可知,的空间结构是 ;“溶浸”时发生反应的离子方程式为,常温下,该反应的平衡常数 。
(4)“还原”过程中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,反应产生的滤液可进入 操作中循环利用(填流程中操作名称)。
(5)工业上也常用溶液、氨水和溶液为原料配制浸金液,浸取回收金。一种以原电池原理来浸金的方法如图所示:
①上述原理可知,在浸金过程中起 作用。
②写出负极区的电极反应式 。
(6)能形成多种组成固定的合金,其中一种晶体X的晶胞结构(立方体)如图所示。该合金的晶胞中,铜原子a的分数坐标为 。设X的最简式的式量为,晶体密度为,则晶体X中与之间的最短距离为 (为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)
(2)
(3)四面体形
(4) 溶浸
(5)催化
(6)(0.5,1,0.5)
【分析】铜阳极泥富含等多种元素,加入NaClO3、H2SO4、NaCl氧化酸浸,由题中信息可知,元素转化为沉淀,滤液中含有Cu2+、Na+、、Cl-、等离子,还原得到Au;所得滤渣中含有,加入Na2S2O3溶浸,将AgCl转化为,过滤后向滤液中加入N2H4,还原得到;
【解析】(1)根据分析,滤液中所含金属阳离子为Cu2+、Na+;
(2)“酸浸氧化”过程中,金元素被氧化,NaClO3做氧化剂,生成的离子方程式为:;
(3)中中心原子硫原子有4个价层电子对,孤电子对数为0,空间结构是正四面体,硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物,由此可知,的空间结构是四面体;,的平衡常数===;
(4)“还原”过程中,N2H4失电子做还原剂,生成氮气,得电子做氧化剂,生成单质银,根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为;加入Na2S2O3溶浸,将AgCl转化为,过滤后向滤液中加入N2H4,被还原转化为和,过滤后滤液可进入溶浸操作中循环利用;
(5)①根据图示,转化为中间产物,又被氧气氧化生成,可知在浸金过程中起催化作用;
②金在负极失电子,发生氧化反应生成,电极反应式为:;
(6)根据图示,铜原子a位于面心,该合金的晶胞中,铜原子a的分数坐标为(0.5,1,0.5);晶体X中与之间的最短距离为晶胞面对角线的一半,根据均摊法计算,一个晶胞中含有1个原子,4个原子,X的最简式的式量为,故晶体X中与之间的最短距离为。
7.(2025·广东江门·一模)碲(Te)元素在可穿戴柔性热电器件领域有广泛应用,硒(Se)元素在光电材料中有广泛应用。从电解精炼铜阳极泥(主要成分是、、金属碲化物、金属硒化物等)中分离碲、硒元素,工艺流程如图所示。
已知:①,;
②碲单质不易与发生反应,硒单质高温下可与生成气体。
(1)Se的基态原子的价层电子排布式为 。
(2)“转化”时,使转化为,反应的离子方程式为 。欲使该反应发生,应控制大于 。(保留2位有效数字)
(3)“蒸硒”时,等金属硒化物在下反应,产生的烟气主要成分为和 。
(4)盐酸浸碲液经浓缩后,碲以形式存在,可使用电化学还原法获得碲单质,该电极反应方程式为 。
(5)利用杂质在固态碲和液态碲中溶解度不同,可通过区域熔炼将杂质富集到特定区域。如图所示,加热使熔化模块(熔融区)所在位置的碲棒熔化,模块移动后碲棒凝固。
杂质在碲单质中的分配系数()数据如下表。
杂质
Se
S
Cu
Au
As
分配系数
0.44
0.29
0.000013
0.10
0.0023
熔炼过程中碲纯度最高的区域为 (填“前端”、“末端”或“熔融区”)。为提高碲棒中硒的去除率,可在 (填化学式)气氛中进行熔炼提纯。
(6)硒的化合物在半导体和电池研发领域有重要用途,如可用于提升光电器件性能。晶体结构可描述为填充在构成的正四面体的体心,形成如图所示的结构单元。
①在晶胞中的位置为 ;
②设两个的最短距离为,立方晶胞的密度为 。(设为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)
【答案】(1)4s24p4
(2)
(3)
(4)
(5)前端
(6)顶点和面心
【分析】铜阳极泥酸浸后用碳酸钠溶液浸泡,将PbSO4转化为PbCO3,用HNO3溶解并转化为Pb(NO3)2,将脱铅阳极泥加浓硫酸焙烧蒸硒,得SeO2后再还原得硒,脱硒阳极泥用盐酸浸出,得到盐酸浸碲液,再用SO2还原,便得到碲。
【解析】(1)Se位于第四周期ⅥA族,基态原子的价层电子排布式为4s24p4;
(2)加入碳酸钠溶液,使转化为,反应的离子方程式为, K=,欲使该反应发生,大于≈;
(3)蒸硒”时,等金属硒化物与浓硫酸发生氧化还原反应,产生的烟气主要成分为和;
(4)在阴极得电子发生还原反应,电极反应方程式为;
(5)根据表格中杂质在碲单质中的分配系数数据,可知杂质在液态碲中溶解度更大,熔融区向末端移动,将杂质溶解带走,前端区再次凝固,故熔炼过程中碲纯度最高的区域为前端;根据已知信息②,为提高碲棒中硒的去除率,可在气氛中进行熔炼提纯;
(6)①晶体结构可描述为填充在构成的正四面体的体心,可知晶胞中位于顶点和面心,位于晶胞内部,填充在构成的正四面体的体心,根据均摊法计算,一个晶胞中有4个,8个;
②两个的最短距离为,晶胞中面对角线长为2,设晶胞边长为xnm,则,x=,立方晶胞的密度为。
8.(2025·广东佛山·一模)电动汽车电池正极废料含铝箔和Li、Ni、Co、Mn等的氧化物。一种回收路线如下:
已知:I.萃取时反应:M2+(水相)+2RH(有机相)MR2(有机相)+2H+(水相),(K(M2+)为萃取反应的平衡常数,M2+代表Ni2+或Co2+)。
II.该工艺下,Ksp(Li2CO3)=2.5×10-2;饱和Na2CO3的浓度约为1.5mol·L-1。
(1)Mn属于 区元素。
(2)“碱浸”时,Al箔发生反应的离子方程式为 。
(3)“酸浸”时,Co3O4被还原为Co2+,1molCo3O4需添加Na2SO3 mol。
(4)“沉锰”时,Mn2+发生反应的离子方程式为 。
(5)“镍钴分离”时,NiR2和CoR2的浓度相近,通过调控pH,可将Ni2+、Co2+依次从有机溶剂HR中分离出来,可知 (填“>”“<”或“=”)
(6)该工艺中能循环利用的物质有 (填化学式)。
(7)通过计算说明“沉锂”时Li+是否可以沉淀完全 。
(8)正极材料的结构如图所示,粒子个数比Ni:Co:Mn= ,该材料化学式为 。
【答案】(1)d
(2)2Al+2OH−+6H2O=2[Al(OH)4]−+3H2↑
(3)1
(4)Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+
(5)<
(6)RH、H2SO4、NaOH
(7)Li+完全沉淀时,c(Li+)=1×10-5mol·L-1,需c(CO)==2.5×108mol·L-1远大于饱和碳酸钠溶液的浓度,故Li+不能沉淀完全
(8) 1∶1∶1 Li3NiCoMnO6
【分析】正极废料含铝箔和Li、Ni、Co、Mn等的氧化物,正极材料中加入NaOH溶液进行碱浸,AI和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4] 和H2,Li、Ni、Co、Mn的氧化物和NaOH溶液不反应,过滤后滤液中加入稀硫酸沉铝得到Al(OH)3沉淀,滤液进行电解得到NaOH和稀硫酸,Li、Ni、Co、Mn等的氧化物中加入稀硫酸、Na2SO3进行酸浸,分别得到Li2SO4、Ni2SO4、CoSO4、MnSO4,溶液中加入Na2S2O8进行沉锰得到MnO2,Na2S2O8得电子生成Na2SO4,滤液中加入RH进行萃取,水相中得到Li2SO4,水相中加入Na2CO3沉锂得到 Li2CO3,同时生成Na2SO4,有机相中加入稀硫酸进行反萃取得到RH和Ni2SO4、CoSO4。
【解析】(1)Mn位于第四周期第ⅦB族,属于d区元素;
(2)“碱浸”时,Al箔和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4] 和H2,发生反应的离子方程式为 :;
(3)“酸浸”时,Co3O4被还原为Co2+,离子反应方程式为:; ,根据离子方程式知,1molCo3O4需添加1molNa2SO3;
(4)“沉锰”时,Mn2+转化为MnO2,Mn元素的化合价由+2价变为+4价,Na2S2O8被还原为Na2SO4,该反应的离子方程式为Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+;
(5)“镍钴分离”时,平衡常数小的先从有机溶剂 R中分离出来,NiR2和CoR2的浓度相近,通过调控pH,可将Ni2+、Co2+依次从有机溶剂HR中分离出来,可知<;
(6)根据分析和流程图可知,能循环利用的物质有RH、H2SO4、NaOH;
(7)当锂离子完全沉淀时,,数据可知,,远大于饱和碳酸钠溶液的浓度,说明此时不能沉淀完全;
(8)根据左侧图知,以Ni原子为中心,每个Ni原子连接2个Co、2个Mn原子,每个Co、Mn原子被2个Ni原子连接,所以Ni、Co、Mn的个数之比为1:1:1;
该晶胞中 Ni或Co或Mn原子个数为2+4×=3、Li原子个数为8×+2=3、O原子个数为8×+4=6,该材料化学式为Li3NiCoMnO6。
9.(2025·广东珠海·一模)利用焙烧—半湿法从铜阳极泥(含有、、、、等)中提取金,银等金属的过程如下:
已知:①“焙烧”后烧渣主要成分是、、、;
②在足量盐酸中发生反应:;
③;
回答下列问题:
(1)基态铜原子的价层电子排布式为 。
(2)“烟气”的主要成分是和,用水吸收生成单质Se和 (填化学式)。
(3)“水浸”步骤需加入固体但不能过量的原因是 。
(4)“分银”步骤中发生反应:该反应的平衡常数,若反应达平衡后溶液中,则 (填“>”“<”或“=”)。
(5)通过电解“分银液”,在阴极得到银单质,阴极电极反应式为 ,电解后阴极区溶液中 (填化学式)可以循环使用。
(6)“分金”和“还原”步骤目的是浸出和提取金,其原理为:在酸性条件下,和NaCl反应生成,把Au氧化成,再将还原成Au。
①“还原”步骤发生反应的离子方程式 。
②温度对金的浸出率有重要的影响。如图为分金渣中金含量随反应温度的变化曲线。55℃后,分金渣中金含量显著升高,原因可能是 。
(7)一种化合物由、、按一定比例构成,其晶胞结构如图a,晶胞俯视图如图b(未画出)。
①该化合物的化学式是 。
②在图b中画出的位置 。
【答案】(1)
(2)
(3)避免被溶解
(4)<
(5)
(6) 温度高于55℃后,产生氯气速率快,氯气未及时反应就逸出,影响Au的浸出
(7)
【分析】铜阳极泥含有、、、、等,加入硫酸焙烧,焙烧后烧渣主要成分有、、、,“烟气”主要成分为和,烧渣中加入NaCl溶液进行水浸,部分转化为,转化为,则浸出液中含、和,浸渣中加入分银,发生反应:,得到的渣中加盐酸脱铅,再加入硫酸、氯化钠和氯酸钠进行分金,“分金”和“还原”步骤目的是浸出和提取金。
【解析】(1)Cu原子序数29,基态铜原子的价层电子排布式:;
(2)“烟气”的主要成分是和,用水吸收生成单质Se,Se元素化合价从+4价降低至0价,则S元素被氧化,形成硫酸,
(3)“水浸”步骤需加入固体是为了使转化为,同时避免被溶解;
(4)反应:平衡常数:,代入得<;
(5)通过电解“分银液”,在阴极得到银单质,阴极电极反应式:;根据可知,同时得到可循环使用;
(6)①“还原”时将还原成Au,离子方程式:;
②温度高于55℃后,产生氯气速率快,氯气未及时反应就逸出,影响Au的浸出;
(7)①个数:,个数:,个数:,化学式:;
②根据图知,位于前后左右四个面上,则其在图3中的位置:。
10.(2025·广东广州·一模)对废旧锂离子电池正极材料(主要成分为,还含有少量、、、等元素)进行回收可有效利用金属资源,一种回收利用工艺流程如下:
已知:①常温下,丁二酮肟是白色晶体,不溶于水,可溶于乙醇等有机溶剂。
②常温下,部分氢氧化物的如下表:
氢氧化物
回答下列问题:
(1)“酸浸还原”中转化为,氧化产物是,该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(2)滤渣2的主要成分是、和,转化为的离子方程式是 ;常温下,“氧化调”后的滤液中浓度为,为尽可能多地提取,应控制溶液中的不大于 。
(3)“转化”中由转化为的离子方程式为 。
(4)“沉镍”中丁二酮肟与反应生成丁二酮肟镍的过程可表示为:
从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的方法是 。
(5)“锂钴分离”可产生能重复利用的物质是 。
(6)层状的结构如图所示,层状中一个周围与其最近的的个数是 ;以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图中原子1的坐标为,则原子2和原子3的坐标分别为 、 。
【答案】(1)8:1
(2)Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl- 7.0
(3)4Co2++20NH3·H2O+O2+4NH=4[Co(NH3)6]3++22H2O
(4)加入盐酸,充分反应后过滤
(5)氨水
(6)6 (0,0,) (0,1,)
【分析】由题给流程可知,向正极材料中加入硫酸和硫代硫酸钠混合溶液酸浸还原,将钴酸锂转化为亚钴离子和锂离子,材料中含有的少量金属元素转化为可溶的硫酸盐,过滤得到滤渣和滤液;向滤液中加入次氯酸钠溶液,将溶液中的亚铁离子、铝离子、锰离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化锰沉淀,过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化锰的滤渣和滤液;滤液中的镍离子与浓氨水反应转化为六氨合镍离子,亚钴离子与氨水、铵根离子、氧气反应转化为六氨合钴离子,向转化后的溶液中加入丁二酮肟的乙醇溶液,将溶液中的六氨合镍离子转化为丁二酮肟镍沉淀,过滤得到含有丁二酮肟镍的滤渣和滤液;向滤渣中加入盐酸,充分反应后过滤得到丁二酮肟固体和二氯化镍溶液;向滤液中加入盐酸,将溶液中六氨合钴离子转化为钴离子和铵根离子,再加入氢氧化钠溶液,将溶液中的钴离子转化为氢氧化钴沉淀、铵根离子转化为氨气,过滤得到钴的氢氧化物和含锂离子的溶液。
【解析】(1)由化合价代数和为0可知,钴酸锂中钴元素的化合价为+3价、硫代硫酸钠中硫元素的化合价为+2价,由题意可知,“酸浸还原”时,钴酸锂中钴元素被还原为亚钴离子,硫代硫酸根离子被氧化为硫酸根离子,由得失电子数目守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量比为8:1,故答案为:8:1;
(2)由题意可知,“氧化调pH”后的滤液中亚钴离子的浓度为17.7g/L,设溶液的体积为1L,则亚钴离子的浓度为=0.3mol/L,由溶度积可知,为尽可能多地提取亚钴离子,溶液中的氢氧根离子浓度应小于=10—7mol/L,则溶液pH应小于7,所以锰离子转化为二氧化锰的反应为溶液中的锰离子与次氯酸根离子反应生成二氧化锰沉淀、氯离子和氢离子,反应的离子方程式为Mn2++ClO—+H2O=MnO2↓+2H++Cl—,故答案为:Mn2++ClO—+H2O=MnO2↓+2H++Cl—;7;
(3)“转化”中,溶液中亚钴离子发生的反应为亚钴离子与氨水、铵根离子、氧气反应转化为六氨合钴离子和水,反应的离子方程式为4Co2++20NH3·H2O+O2+4NH=4[Co(NH3)6]3++22H2O,故答案为:4Co2++20NH3·H2O+O2+4NH=4[Co(NH3)6]3++22H2O;
(4)由分析可知,从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的操作为向丁二酮肟镍中加入盐酸,充分反应后过滤得到丁二酮肟固体和二氯化镍溶液,故答案为:加入盐酸,充分反应后过滤;
(5)由分析可知,“锂钴分离”中发生的反应为加入盐酸,将溶液中六氨合钴离子转化为钴离子和铵根离子,再加入氢氧化钠溶液,将溶液中的钴离子转化为氢氧化钴沉淀、铵根离子在溶液中转化为一水合氨,则能重复利用的物质是氨水,故答案为:氨水;
(6)由层状结构可知,位于六棱柱顶点的钴原子与位于柱内的氧原子距离最近,则一个钴原子周围与其最近的氧原子的个数是6;由晶胞结构可知,位于六棱柱顶点的1号原子位于晶胞的顶点,2号位于同条棱的处,3号原子高度在处、y方向的长度等于底边的长度,由原子1的坐标为可知,原子2和原子3的坐标分别为(0,0,)、(0,1,),故答案为:6;(0,0,);(0,1,)。
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