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题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:136 题号:20231588
22号元素钛(Ti)的单质被誉为未来金属。工业冶炼Ti后的废渣中有SiO2和含Ti、Ca、Fe、Cu、Mg的化合物,从该废渣中回收Ti,并获得高附加值化工产品(MgF2、活性CaCO3、K2FeO4、X)的一种生产工艺如图所示:
   
已知:生产条件下MgF2的溶度积为9.0×10-9;NH4+时存在时,不易生成MgCO3沉淀,固体2中有CaCO3、Cu2(OH)2CO3和某含铁化合物。
(1)写出基态Ti原子的价电子排布式:_______
(2)工艺设计要准确分析物质成分,科学加入试剂,准确把握用量,离子物质的量浓度≤1.0×10-5mol/L时,一般认为该离子沉淀完全。
①选择向固体1中加入盐酸而不加入硫酸的原因是_______
②“析晶”过程是向深蓝色溶液3中先加入适量70%的H2SO4中和过量的氨水,再加入适量乙醇,得到深蓝色品体X,产品X的化学式是_______
③“再溶”过程中加入强碱Y的稀溶液,溶液4中加入适量强碱Y的固体,强碱Y的化学式是_______;写出固体3“再溶”过程的离子方程式:________
④测得溶液2中c(Mg2+)=0.030mol/L,要确保Mg2+沉淀完全,1L溶液2至少需加入NaF的物质的量为_______mol(忽略溶液体积变化)。
(3)以上生产工艺中可循环利用的物质有NH3_______(填化学式)。
(4)活性碳酸钙晶胞为正方体结构,晶胞结构如图所示,黑点代表Ca2+,白色小圈代表CO,晶胞边长为anm。
   
①活性碳酸钙晶体中一个CO周围与其最近且等距的Ca2+的个数为_______
②最近两个Ca2+之间的距离为_______nm(用含a的代数式表示)。

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【推荐1】镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO等,如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线:

已知:(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3.锡(Sn)位于第五周期第ⅣA族。
(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是___________
(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为___________,“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有___________(填化学式)。
(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量:取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+;除去过量的SnCl2后,再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+,还原产物为Cr3+,滴定时反应的离子方程式为___________
(4)浸出液中c(Ca2+)=1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时,溶液中c(F-)=___________mol·L-1.[已知Ksp(CaF2)=4.0×10-11]
(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+萃取率的影响如图所示,V0/VA的最佳取值是___________
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【推荐2】某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al等)制备Co2O3和Li2CO3.工艺流程如下:

固体已知:①常温时,有关物质如下表:
物质
②常温时,的溶度积,该数值随温度升高而减小。
(1)LiCoO2中Co元素的化合价为___________;基态Co原子的价层电子表示式为___________
(2)“酸浸”时发生反应:,补充完整上述离子方程式___________
(3)已知滤渣2中含有,则常温下滤液2中___________mol/L。
(4)滤液3中含金属元素的离子主要是,通入空气发生催化氧化反应的离子方程式为___________
(5)沉锂操作过程中的存在反应:,该操作中需将温度升高到90℃,原因是___________
(6)由进一步制得的具有反萤石结构,晶胞如图所示。

在晶胞中的位置为___________
②设阿伏加德罗常数的值为。晶胞的密度为b,则晶胞参数(棱长)为___________pm。
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已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:
物质Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiS
Ksp2.1×10-133.0×10-165.0×10-161.0×10-115.0×10-221.0×10-22

(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是_______________________
(2)步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸,其目的有3点:①使矿物中的物质充分反应;②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境;③________________
(3)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式是
__________________;加氨水调节溶液的pH为5.0~6.0,以除去Fe3+
(4)步骤Ⅲ中,需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外,还有_________;滤渣2的主要成分是_________
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