组卷网 > 高中化学综合库 > 常见无机物及其应用 > 铁及其化合物 > 铁的氧化物 > 有关铁及其化合物转化的流程题型
题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:1087 题号:14781696
镍及其化合物在工业上有广泛应用,红土镍矿是镍资源的主要来源。以某地红土镍矿[主要成分Mg3Si2O5(OH)4、Fe2MgO4、NiO、FeO、Fe2O3]为原料,采用硫酸铵焙烧法选择性提取镍,可减少其他金属杂质浸出,工艺流程如图所示。

已知:①2[Mg3Si2O5(OH)4]+9(NH4)2SO43(NH4)2Mg2(SO4)3+12NH3↑+4SiO2+10H2O↑;
②2Fe2MgO4+15(NH4)2SO4(NH4)2Mg2(SO4)3+16NH3↑+4(NH4)3Fe(SO4)3+8H2O↑
③常温下,NiSO4易溶于水,NiOOH不溶于水。
(1)“焙烧”前将“矿样”与(NH4)2SO4混合研磨的目的是___________
(2)经分析矿样中大部分铁仍以氧化物形式存在于“浸渣”中,只有部分FeO在空气中焙烧时与(NH4)2SO4反应生成Fe2(SO4)3,该反应的化学方程式为___________,“浸渣"的主要成分除铁的氧化物外还有___________(填化学式)。
(3)焙烧温度对浸出率的影响如图所示,最佳焙烧温度是___________(填序号)左右。
A.300℃B.350℃C.400℃D.600℃
(4)若残留在浸出液中的铁完全转化为黄铵铁矾除去,“除铁”时通入NH3调节溶液pH的范围是___________。该工艺条件下,Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,Fe3+生成Fe(OH)3或黄铵铁矾沉淀定,开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
沉淀物Ni(OH)2Fe(OH)3黄铵铁矾
开始沉淀时的pH7.12.71.3
沉淀完全(c=1×10-5 mol/L)时的pH9.23.72.3

(5)“沉镍"时pH调为8.0,滤液中Ni2+浓度约为___________mol/L(100.4≈2.5)。
(6)流程中___________(填化学式)可循环使用,减少污染。
(7)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH,该反应的离子方程式是___________
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回答下列问题:
(1)中铁元素的化合价是___________价;研磨的作用是___________
(2)“焙烧”中FeO会转化为,相应的化学方程式为___________,滤渣1中含有___________(填化学式)、等;“操作X”具体是指___________、过滤、洗涤、干燥。
(3)萃取原理可表示为:(水相)+nRH(有机相)(有机相)+(水相)()。已知:萃取剂RH的用量对萃取率有影响,RH的体积与被萃取液体积的倍数(X)和萃取率关系如图所示,则X的最佳值为___________,Y为___________试剂(填“强碱性”“强酸性”或“中性”);若矿渣中镍元素含量为a g,萃取前镍的损失率为b,萃取后镍的损失率忽略不计,最终得到c g ,则在X取最佳值时,的萃取率为___________(用含a、b、c的代数式表示)。
   
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已知:①超过70℃TiO2+易水解;低于0℃ FeSO4·7H2O大量结晶。
②钛的化合价主要有+4价和+3价,其中Ti3+(紫黑色)还原性比Fe2+
③有关氢氧化物开始沉淀的pH如下:
氢氧化物Ti(OH)4Ti(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2
开始沉淀时的pH0.53.01.57.6

根据相关信息回答下列问题;
(1)酸浸过程选用的酸是__________
(2)步骤①中生成Fe2+和TiO2+的化学反应方程式为__________
(3)以下相关描述正确的是__________
A 步骤②中加入铁粉,在防止Fe2+转化成Fe3+的同时也将部分TiO2+氧化成了Ti3+
B 步骤③中的降温结晶过程可以选择冰水混合物
C ③中发生了反应Fe3++ Ti3++H2O== Fe2++ TiO2++2H+
D 废液成分中有硫酸,可以循环利用
(4)步④中生成Ti(OH)4的离子方程式为__________,选择的pH范围是__________
(5)证明步骤④中Ti (OH)4固体已经洗涤干净的方法是__________
(6)钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种理想型嵌入材料,插入与脱嵌对材料结构几乎没影响。某新型钛酸锂电池总反应式为:LiXO2(s)+Li4Ti5O12(s)=Li1-aXO2+Li4+aTi5O12(s),则其负极反应式为__________
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已知:①过滤后的浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等;
②沉淀I中只含有两种沉淀;
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子反应方程式为_______
(2)NaClO3在浸出液中的作用_______
(3)加入Na2CO3调pH至5.2,目的是_______;萃取剂层含锰元素,则沉淀II的主要成分为MgF2______
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