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利用工業(yè)釩渣(FeO?V2O3,含Al2O3、SiO2等雜質(zhì))和β-鋰輝礦(LiAlSi2O6,含少量MgO、CaCO3等雜質(zhì))制備鋰電極材料的填充物磷酸釩鋰[Li3V2(PO43]的流程如圖:
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已知:
①有機(jī)萃取劑(HR)易萃取VO2+:VOSO4+2HR(有機(jī)層)?VOR2(有機(jī)層)+H2SO4
②V2O5微溶于水,具有強(qiáng)氧化性,屬于兩性氧化物;草酸具有強(qiáng)還原性,加熱易分解;
③向Na3VO4溶液(加熱生成
VO
-
3
)中加酸,不同pH對(duì)應(yīng)的主要存在形式如下表:
pH ≥13 10.6~12 約8.4 3~8 約2 <1
存在形式
VO
3
-
4
V2
O
4
-
7
V3
O
3
-
9
V10
O
6
-
28
V2O5
VO
+
2
④當(dāng)某離子濃度≤10-5mol?L-1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全。
回答下列問題:
(1)“焙燒”時(shí)釩渣中V、Al、Si元素轉(zhuǎn)化為NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性鈉鹽,F(xiàn)eO?V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3
高溫
2Fe2O3+8NaVO3+4CO2
4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3
高溫
2Fe2O3+8NaVO3+4CO2
;“還原”過程中通入足量SO2,則還原產(chǎn)物為
VO2+、Fe2+
VO2+、Fe2+
(填離子符號(hào))。
(2)“沉釩”時(shí),加入KClO3不能過量的原因是
KClO3氧化VO2+離子時(shí),生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境
KClO3氧化VO2+離子時(shí),生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境
,加硫酸需控制pH約為
2
2
。
(3)用草酸溶解“濾渣Ⅱ”時(shí),需要水浴加熱控制70℃左右,濾渣Ⅱ溶解的化學(xué)方程式為
V2O5+5H2C2O4=V2(C2O43+4CO2+5H2O
V2O5+5H2C2O4=V2(C2O43+4CO2+5H2O
,溫度超過70℃時(shí),濾渣Ⅱ溶解速率反而減慢的可能原因是
超過70℃,草酸加熱分解
超過70℃,草酸加熱分解
。
(4)“濾渣Ⅲ”主要成分是
H2SiO3、CaSO4
H2SiO3、CaSO4
。若凈化時(shí)溶液中c(Ca2+)和c(Li+)分別為0.01mol?L-1、1.0mol?L-1,則加入Na2CO3時(shí),理論上c(
CO
2
-
3
)應(yīng)控制的范圍為
2.5×10-4mol/L≤c(
CO
2
-
3
)<1.6×10-3mol/L
2.5×10-4mol/L≤c(
CO
2
-
3
)<1.6×10-3mol/L
,使Ca2+和Li+分離[已知Ksp(CaCO3)=2.5×10-9,Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]。

【答案】4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3
高溫
2Fe2O3+8NaVO3+4CO2;VO2+、Fe2+;KClO3氧化VO2+離子時(shí),生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境;2;V2O5+5H2C2O4=V2(C2O43+4CO2+5H2O;超過70℃,草酸加熱分解;H2SiO3、CaSO4;2.5×10-4mol/L≤c(
CO
2
-
3
)<1.6×10-3mol/L
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/24 14:0:35組卷:35引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡(jiǎn)化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(Fe主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO43+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
    (1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
     

    (2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原,應(yīng)選擇
     
    (填字母編號(hào))。
    A.KMnO4溶液   B.KCl溶液   C.KSCN 溶液
    (3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡,通入空氣引起溶液pH降低的原因是
     
    。
    (4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
    已知25℃,101kPa時(shí):
    4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1648kJ/mol
    C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ/mol
    2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1480kJ/mol
    FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
     
    。
    (5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
     

    (6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%,將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì),按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3
     
    kg。

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:495引用:3難度:0.3
  • 2.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡(jiǎn)化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
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    活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為FeS2+7Fe2(SO43+8H2O═15FeSO4+8H2SO4,不考慮其他反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
    (1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
     
    。
    (2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇
     
    (填字母編號(hào))。
    A.KMnO4溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.KSCN溶液
    (3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是
     

    (4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料,已知25℃,101kPa時(shí):
    4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1 648kJ?mol-1
    C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ?mol-1
    2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
     
    。
    (5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2═Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
     
    。
    (6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3
     
    kg.(不需計(jì)算,寫出表達(dá)式即可)

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:28引用:2難度:0.5
  • 3.四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體,用作電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料(含有少量CaO、MgO、Ca(OH)2等物質(zhì))制備Mn3O4的工藝流程如圖:
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    已知:①氧化時(shí)鼓入空氣使溶液的電位迅速上升;
    ②四氧化三錳中錳的化合價(jià)與四氧化三鐵中鐵的化合價(jià)類似。
    回答下列問題:
    (1)為提高“溶解”效率,可采取的措施有
     
    。
    (2)濾渣的主要成分是
     
    。
    (3)氧化時(shí),生成Mn3O4的離子方程式為
     
    產(chǎn)生氨氣以回收利用。
    (4)向母液可加入
     

    A.CaO
    B.稀氫氧化鈉溶液
    C.氫氧化鈣固體
    D.(NH42CO3
    (5)通過對(duì)上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示
    菁優(yōu)網(wǎng)
    氧化時(shí)N2H4?H2O的作用是
     
    。
    (6)四氧化三錳的其他制法:
    ①熱還原法:
    在甲烷氣體存在下,將Mn2O3還原成Mn3O4的化學(xué)方程式為
     
    。
    ②電解法:
    利用電解原理,制備四氧化三錳裝置如圖所示。(電極材料均為惰性電極,<代表電子流向)
    菁優(yōu)網(wǎng)
    電源正極為
     
     (填“a”或“b”),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
    。

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:14引用:1難度:0.6
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