當(dāng)前位置： 2021-2022學(xué)年福建省廈門外國語學(xué)校石獅分校高二（上）期中化學(xué)試卷> 試題詳情

用含鋰廢渣（主要金屬元素的含量：Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.41% Mg 13.24%）制備 Li₂CO₃，并用其制備 Li⁺電池的正極材料 LiFePO₄．部分工藝流程如圖：

資料：Ⅰ．濾液1、濾液2中部分離子的濃度（g?L^-1）：

Li⁺ Ni²⁺ Ca²⁺ Mg²⁺

濾液1 22.72 20.68 0.36 60.18

濾液2 21.94 7.7×10^-3 0.08 0.78×10^-3

Ⅱ．EDTA能和某些二價(jià)金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物。
Ⅲ．某些物質(zhì)的溶解度（S）：

T/℃ 20 40 60 80 100

S（Li₂CO₃）/g 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72

S（Li₂SO₄）/g 34.7 33.6 32.7 31.7 30.9

Ⅰ．制備Li₂CO₃粗品
（l）上述流程中為加快化學(xué)反應(yīng)速率而采取的措施是
研磨、70℃加熱
研磨、70℃加熱
。
（2）濾渣2的主要成分有
Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
。
（3）向?yàn)V液2中先加入EDTA，再加入飽和Na₂CO₃溶液，90℃充分反應(yīng)后，分離出固體Li₂CO₃粗品的操作是
趁熱過濾
趁熱過濾
。
（4）處理1kg含鋰3.50%的廢渣，鋰的浸出率為a,Li⁺轉(zhuǎn)化為Li₂CO₃的轉(zhuǎn)化率為b,則粗品中含Li₂CO₃的質(zhì)量是
185ab
185ab
g。
Ⅱ．純化Li₂CO₃粗品
（5）將Li₂CO₃轉(zhuǎn)化為LiHCO₃后，用隔膜法電解LiHCO₃溶液制備高純度的LiOH，再轉(zhuǎn)化得電池級Li₂CO₃．電解原理如圖所示，陽極的電極反應(yīng)式是，該池使用了
陽
陽
（填“陽”或“陰”）離子交換膜。

Ⅲ．制備LiFePO₄
（6）將電池級Li₂CO₃和C、FePO₄高溫下反應(yīng)，生成LiFePO₄和一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑
Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑
。

【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．

【答案】研磨、70℃加熱；Ni（OH）₂、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；趁熱過濾；185ab；陽；Li₂CO₃+2C+2FePO₄

高溫

2LiFePO₄+3CO↑

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：33引用：7難度：0.4

相似題

1．錳及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
Ⅰ．溶液中的Mn²⁺可被酸性（NH₄）₂S₂O₈溶液氧化為
M
n
O
-
4
，該方法可用于檢驗(yàn)Mn²⁺。
（1）用酸性（NH₄）₂S₂O₈溶液檢驗(yàn)Mn²⁺時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

。
（2）該反應(yīng)的離子方程式為

。
（3）（NH₄）₂S₂O₈可視為由兩分子硫酸縮合所得，若硫酸的結(jié)構(gòu)簡式為，則H₂S₂O₈的結(jié)構(gòu)簡式為

。
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)室用含錳廢料（主要成分為MnO₂，還含有少量Al₂O₃、MgO、SiO₂）為原料制備Mn的工藝流程如下所示。

已知：①部分難溶物的溶度積常數(shù)如下表所示。

難溶物 Fe（OH）₃ Al（OH）₃ Mg（OH）₂ Mn（OH）₂

溶度積常數(shù) 4.0×10^-38 1.0×10^-33 1.8×10^-11 1.8×10^-13

②當(dāng)溶液中離子濃度≤1.0×10^-5mol?L^-1時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全。
（1）“酸浸”時(shí)，MnO₂將Fe氧化為Fe³⁺，該反應(yīng)的離子方程式為

；該過程中浸出時(shí)間和液固比對錳浸出率的影響分別如圖甲、圖乙所示。

則適宜的浸出時(shí)間和液固比分別為

、

。
（2）若“酸浸”后所得濾液中c（Mn²⁺）=0.18mol?L^-1，則應(yīng)“調(diào)pH”的范圍為

。
（3）“煅燒”反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

?！斑€原”時(shí)發(fā)生的置換反應(yīng)在化學(xué)上又叫作

。

發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：35引用：4難度：0.4

解析

2．高鐵酸鹽（FeO₄^2-）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。
已知：
ⅰ）FeO₄^2-具有強(qiáng)氧化性，易被H₂、Cl^-及空氣中的還原性氣體還原。
ⅱ）FeO₄^2-在Fe³⁺或Fe（OH）₃催化作用下分解。
ⅲ）FeO₄^2-分解速率方程為v_（分解）=[1.154×10⁵?e
πt
]?c（FeO₄^2-）。
Ⅰ．Johnson提出由過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽（K₂SO₄?KHSO₄?2KHSO₅）溶液，在冰鹽水浴條件下，將Fe（NO₃）₃氧化為K₂FeO₄，裝置如圖所示：

（1）A溶液為

（填“a”或“b”）。
a.過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽溶液
b.Fe（NO₃）₃溶液
（2）過一硫酸結(jié)構(gòu)簡式為，則KHSO₅中的S為+

價(jià)。
（3）反應(yīng)中需全程維持冰鹽水浴，原因是

。（任答一條即可）
Ⅱ．Poggendorf首次發(fā)現(xiàn)使用鐵電極在濃NaOH溶液中，利用“電解法”合成高鐵酸鹽，原理為：Fe+2OH^-+2H₂O

電解

FeO₄^2-+3H₂↑。
（4）電解過程中，電解槽中出現(xiàn)紅色渾濁，用離子方程式和文字解釋可能原因：

（任答一條即可）。
（5）采用如圖“隔膜電解法”，可以解決電解過程中出現(xiàn)紅色沉淀的問題。

①陽極區(qū)加入某種電解質(zhì)，能避免Na₂FeO₄被還原，宜加入

（填序號，單選）。
a.NaCl
b.KNO₃
c.KIO₃
d.Na₂HPO₄
②當(dāng)陰極區(qū)產(chǎn)生6.72L（標(biāo)況下）H₂時(shí)，陽極區(qū)溶液的質(zhì)量變化量為

g。（不考慮FeO₄^2-的遷移）
Ⅲ．FeO₄^2-與水分子結(jié)合會發(fā)生質(zhì)子化，并存在平衡H₃FeO₄⁺
K
1
H₂FeO₄
K
2
HFeO₄^-
K
3
FeO₄^2-。常溫下，0.1mol?L^-1的高鐵酸鹽溶液中，含鐵粒子的分布系數(shù)隨pH的變化如圖所示。

（6）溶液中水的電離程度：A點(diǎn)

C點(diǎn)（填“＞”“＜”或“=”）。
（7）當(dāng)溶液pH=3時(shí)，c（H₃FeO₄⁺）：c（H₂FeO₄）：c（HFeO₄^-）=1：

：

。
發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：15引用：1難度：0.4
解析
3．利用MnO₂懸濁液吸收SO₂氣體制取連二硫酸錳（MnS₂O₆）和硫酸錳（MnSO₄）的裝置（部分夾持、加熱儀器已省略）如圖所示。
已知：i.MnS₂O₆易溶于水，其在pH為2.8～3.5時(shí)最穩(wěn)定，溫度超過30℃會快速分解生成易溶于水的MnSO₄；
ii.連二硫酸的結(jié)構(gòu)簡式為：。

（1）MnS₂O₆中S的化合價(jià)為

。
（2）儀器a應(yīng)裝入的藥品最好是

。
A．70%的硫酸溶液
B．稀鹽酸
C．稀硝酸
D．濃硝酸
（3）裝置B的作用為

，裝置C中的化學(xué)方程式為

，表明反應(yīng)完成的現(xiàn)象是

。裝置D中水浴溫度應(yīng)控制在80℃左右，溫度不能過高的原因是

。
（4）測定MnS₂O₆中錳的含量：準(zhǔn)確稱量產(chǎn)品質(zhì)量，充分加熱使之完全分解得到MnSO₄，加適量水溶解，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定（Mn元素均轉(zhuǎn)化為MnO₂），即可計(jì)算出MnS₂O₆中錳的含量。滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。
發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：18引用：2難度：0.6
解析

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	Li⁺	Ni²⁺	Ca²⁺	Mg²⁺
濾液1	22.72	20.68	0.36	60.18
濾液2	21.94	7.7×10^-3	0.08	0.78×10^-3

T/℃	20	40	60	80	100
S（Li₂CO₃）/g	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72
S（Li₂SO₄）/g	34.7	33.6	32.7	31.7	30.9

難溶物	Fe（OH）₃	Al（OH）₃	Mg（OH）₂	Mn（OH）₂
溶度積常數(shù)	4.0×10^-38	1.0×10^-33	1.8×10^-11	1.8×10^-13