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题型:解答题-工业流程题 难度:0.4 引用次数:135 题号:10912775
锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程如下:

已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.63.47.7
完全沉淀3.79.64.79.8

(1)软锰矿水磨浆化处理的作用是________
(2)SO2的吸收率与温度及烟气流速的关系如图,为提高含硫烟气中SO2的吸收率,可以采取的措施_______(举一例)。

(3)滤液1中所含金属阳离子有Mn2+________(填离子符号)。
(4)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程如下:
①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2,同时生成固体A,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是________
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B。请写出此过程反应的化学方程式________
③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_______
(5)请补充完整由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案[Al(OH)3在pH≥12时溶解]:边搅拌边向滤液1中______。(实验中须用到的试剂有:NaOH溶液、H2O2、CO2)

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【推荐1】一种从废弃SCR催化剂(主要含78%TiO2、V2O5及SiO2、Al2O3等)中回收钛、钒的工艺流程如图所示:

(1)Ti在周期表中的位置是_____________,价层电子排布式是________________
(2)已知V2O5的化学性质与氧化铝相似,则“碱浸”过程中发生反应的离子方程式Al2O3+ 2OH-= 2AlO+H2O、_____________________
(3)沉淀X的主要成分是H2SiO3_________(填化学式)。
(4)在焙烧NH4VO3时,气体产物经过与_______(填化学式)反应后,可以在生产流程中循环利用。
(5)反型钙钛矿电池使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2-aNb,反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层,光照下的输出稳定性更好,更具发展潜力。

已知原子1、2的分数坐标为,则原子3的坐标分别为______,设阿伏加德罗常数的值为NA,TiO2的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。TiO2-aNb晶体中a=_______
2022-09-30更新 | 294次组卷
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【推荐2】(11分)近年来,随着锂离子电池的广泛应用,废锂离子电池的回收处理至关重要。下面是利用废锂离子电池正极材料(有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等)回收钴、镍、锂的流程图。


已知:P204[二(2−乙基己基)磷酸酯]常用于萃取锰,P507(2−乙基己基膦酸−2−乙基己酯)和Cyanex272[二(2,4,4)−三甲基戊基次磷酸]常用于萃取钴、镍。
回答下列问题:
(1)在硫酸存在的条件下,正极材料粉末中LiCoO2与H2O2反应能生成使带火星木条复燃的气体,请写出反应的化学方程式__________________________________
(2)一些金属难溶氢氧化物的溶解度(用阳离子的饱和浓度表示)与pH的关系图如下:


加入NaOH溶液调pH=5可除去图中的________(填金属离子符号)杂质;写出除去金属离子的离子方程式________________________(一种即可)。
(3)已知P507萃取金属离子的原理为nHR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nH+(aq),且随着萃取过程中pH降低,萃取效率下降。萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理,皂化萃取剂萃取金属离子的反应为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)。对萃取剂进行皂化处理的原因为________________
(4)控制水相pH=5.2,温度25℃,分别用P507、Cyanex272作萃取剂,萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。

■—Co(Cyanex272);●—Ni(Cyanex272);▲—Co(P507);▼—Ni(P507)


由图可知,钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_________(填“增大”或“减小”);两种萃取剂中___________(填“P507”或“Cyanex272”)的分离效果比较好,若选P507为萃取剂,则最适宜的萃取剂浓度大约为__________mol·L−1;若选Cyanex272萃取剂,则最适宜的萃取剂浓度大约为___________mol·L−1
(5)室温下,用NaOH溶液调节钴萃余液的pH=12,搅拌一段时间后,静置,离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体,镍沉淀率可达99.62%。已知Ksp[Ni(OH)2]=5.25×10−16,则沉镍母液中Ni2+的浓度为2.1×10−11 mol·L−1时,pH=______(lg5=0.7)。
2020-03-21更新 | 125次组卷
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已知:除镍过程中溶液pHCo的回收率影响如下图所示,部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
金属离子开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.54.1
Fe2+7.59.7
Co2+6.69.4
(1)酸浸工艺中用HCl”替代了传统的盐酸与硝酸的混酸,其优点为__________________
(2)除镍时应调节pH=______________,此步骤中Ni2+是否形成Ni(OH)2沉淀?___________________
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(4)除铁后加入盐酸调pH的作用是____________________
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