1 . 随着新能源汽车的不断发展,从经济价值、环境保护等多重背景下考虑,废旧锂离子电池中的锂、镍、钴、锰金属的回收利用已经刻不容缓。某科研团队对废旧三元锂电池进行处理,工艺如图所示:
查阅资料显示:
a.正极片预处理后的粉料中主要成分与终端产品2相同,均为,且其中所含镍、钴、锰的化合价均为+3价。杂质主要为。
b.碳酸锂的溶解度随温度升高而减小。
(1)镍位于元素周期表第_______ 周期第_______ 族。
(2)写出粉料中的通过“浸出还原”得到含、、、溶液的化学反应方程式:______________________________________________ 。
(3)温度、浸出时间对镍、钴、锰的浸出率的影响如下图所示。根据图中信息,应选择的温度为_______ ,浸出时间为_______ 。除以上两因素外,任写一种对浸出率有影响的因素:_____________________ 。
(4)“浸出还原”后,可用低浓度的碳酸氢铵溶液除杂,写出反应的离子方程式_____________________ 。
(5)“共沉淀”后的滤液中含有大量,加碳酸钠后,对溶液采用如下“系列操作”可得到终端产品1:_______ 、_______ 、洗涤、干燥。
(6)一种钴镍氧化物的立方晶胞结构如图,该晶体的化学式为_______ ;已知晶胞参数为,晶胞密度为,据此推断阿伏加德罗常数_______ 。(列出计算式)
查阅资料显示:
a.正极片预处理后的粉料中主要成分与终端产品2相同,均为,且其中所含镍、钴、锰的化合价均为+3价。杂质主要为。
b.碳酸锂的溶解度随温度升高而减小。
(1)镍位于元素周期表第
(2)写出粉料中的通过“浸出还原”得到含、、、溶液的化学反应方程式:
(3)温度、浸出时间对镍、钴、锰的浸出率的影响如下图所示。根据图中信息,应选择的温度为
(4)“浸出还原”后,可用低浓度的碳酸氢铵溶液除杂,写出反应的离子方程式
(5)“共沉淀”后的滤液中含有大量,加碳酸钠后,对溶液采用如下“系列操作”可得到终端产品1:
(6)一种钴镍氧化物的立方晶胞结构如图,该晶体的化学式为
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2 . 钯(Pd)是一种贵金属,性质类似铂(Pt)。活性炭载钯催化剂广泛应用于石油化工、制药等工业,但使用过程中因生成难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂(杂质主要含有机物、活性炭、及少量Fe、Cu、Al等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图:已知:①阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为R-Cl+M-→;R-Na+N+→(R-表示树脂的有机成分)。
②“沉钯”时得到氯钯酸铵固体,不溶于冷水,可溶于稀盐酸。
(1)“焙烧”的目的是___________ 。
(2)温度、固液比对浸取率的影响如图,则“浸取”的最佳条件为___________ 。
(3)“浸取”时,加入试剂A的目的为将焙烧过程中产生的PdO还原为Pd,若试剂A为甲酸,该反应的化学方程式为___________ 。(4)“浸取”时,加入有利于Pd的溶解,生成的四氯合钯酸()为二元强酸。加入浓盐酸和后主要反应的离子方程式:___________ 。
(5)“离子交换除杂”应使用_ (填“阳离子”或“阴离子”)树脂,“洗脱”时应使用的洗脱液为___________ (填标号)。
A.硫酸 B.盐酸 C.无水乙醇
(6)“还原”过程转化为,在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成,该过程还产生的副产物为___________ ,且该产物可循环利用至___________ 环节(填环节名称)。
②“沉钯”时得到氯钯酸铵固体,不溶于冷水,可溶于稀盐酸。
(1)“焙烧”的目的是
(2)温度、固液比对浸取率的影响如图,则“浸取”的最佳条件为
(3)“浸取”时,加入试剂A的目的为将焙烧过程中产生的PdO还原为Pd,若试剂A为甲酸,该反应的化学方程式为
(5)“离子交换除杂”应使用
A.硫酸 B.盐酸 C.无水乙醇
(6)“还原”过程转化为,在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成,该过程还产生的副产物为
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3 . ZnO是制备各种含锌材料的原料,在电镀、医疗上有广泛应用。一种以菱锌矿(主要成分为,杂质为以及含有Fe、Mn、Ni等元素)为原料制备ZnO的工艺流程如下:
已知:①“溶浸”后的溶液中金属离子主要有:、、、。
②在本实验条件下,不能被氧化;弱酸性溶液中能将氧化生成。
③生成氢氧化物沉淀的pH见下表:
回答下列问题:
(1)“溶浸”实验中,锌的浸出率结果如下图所示,由图可知,当锌的浸出率为70%时,所采用的实验条件为___________ 。
(2)“调pH”中,向“溶浸”后的溶液中加入___________ (填化学式)调节pH约为5。
(3)“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别是:①,②___________ 。
(4)“还原除杂”中,滤渣3的主要成分是___________ 及过量的锌粉,“还原除杂”的反应类型为___________ 。
(5)“沉锌”后,沉淀要用水洗,检查沉淀是否洗涤干净的方法是___________ 。
(6)“沉锌”生成碱式碳酸锌的成分可能是,取干燥后的沉淀11.2g,“高温煅烧”后可得到产品ZnO8.1g,则x=___________ 。
已知:①“溶浸”后的溶液中金属离子主要有:、、、。
②在本实验条件下,不能被氧化;弱酸性溶液中能将氧化生成。
③生成氢氧化物沉淀的pH见下表:
物质 | |||||
开始沉淀时的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 6.9 | 8.1 |
沉淀完全时的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 | 8.9 | 10.1 |
(1)“溶浸”实验中,锌的浸出率结果如下图所示,由图可知,当锌的浸出率为70%时,所采用的实验条件为
(2)“调pH”中,向“溶浸”后的溶液中加入
(3)“氧化除杂”中发生反应的离子方程式分别是:①,②
(4)“还原除杂”中,滤渣3的主要成分是
(5)“沉锌”后,沉淀要用水洗,检查沉淀是否洗涤干净的方法是
(6)“沉锌”生成碱式碳酸锌的成分可能是,取干燥后的沉淀11.2g,“高温煅烧”后可得到产品ZnO8.1g,则x=
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4 . 铵态氮肥的过度使用会导致水体的富营养化。氨氮(和)废水处理方法有化学法、离子交换法、生物法。回答下列问题:
(1)化学法可以用NaClO处理氨氮废水,NaClO和水中溶解的反应得到无毒无害的物质,反应的离子方程式为:。该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为___________ 。
(2)现探究化学法去除溶液中氨氮的最适宜条件。实验测定氨氮脱除率受溶液pH和投料比例的影响。
已知:
下表是不同pH下的氨氮脱除率:
下图是在最佳pH条件下,投料比例不同的情况下的氨氮脱除率:
①由上述信息判断,反应的最佳pH范围是___________ ,最佳投料比是___________ 。
②实验测定在某酸性条件下,投料比例3:2时,氨氮脱除率只有50%。从氧化还原反应的角度分析可能的原因___________ 。
(3)离子交换法是利用交换树脂,将氨氮废水中的转化为。用NaR表示交换树脂。写出用离子交换树脂处理氨氮废水的离子方程式:___________ 。
(4)生物方法是利用硝化细菌,将土壤中的转化为后,土壤中的进一步将氧化为。在氧气较少的环境下,又可以在反硝化细菌的作用下与反应,使氮以形式放出。
①氧气与反应时,反应物与的物质的量之比为___________ 。
②写出与作用生成的离子方程式:___________ 。
(1)化学法可以用NaClO处理氨氮废水,NaClO和水中溶解的反应得到无毒无害的物质,反应的离子方程式为:。该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为
(2)现探究化学法去除溶液中氨氮的最适宜条件。实验测定氨氮脱除率受溶液pH和投料比例的影响。
已知:
下表是不同pH下的氨氮脱除率:
pH | 反应前氨元素质量 | 反应后氮元素质量 | 氨氮脱除率 |
5.8 | 49.3 | 24.11 | 51.1% |
6.9 | 49.3 | 19.08 | 61.3% |
7.7 | 49.3 | 16.86 | 65.8% |
8.8 | 49.3 | 18.88 | 61.7% |
9.3 | 49.3 | 25.29 | x |
①由上述信息判断,反应的最佳pH范围是
②实验测定在某酸性条件下,投料比例3:2时,氨氮脱除率只有50%。从氧化还原反应的角度分析可能的原因
(3)离子交换法是利用交换树脂,将氨氮废水中的转化为。用NaR表示交换树脂。写出用离子交换树脂处理氨氮废水的离子方程式:
(4)生物方法是利用硝化细菌,将土壤中的转化为后,土壤中的进一步将氧化为。在氧气较少的环境下,又可以在反硝化细菌的作用下与反应,使氮以形式放出。
①氧气与反应时,反应物与的物质的量之比为
②写出与作用生成的离子方程式:
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5 . 工业上以辉铋矿粉(主要成分是Bi2S3,含少量SiO2、Cu2S、FeS2等杂质)为原料制备铅酸钠的流程如下:
已知:NaBiO3(铋酸钠,浅黄色不溶于冷水的固体),请回答下列问题:
(1)用硝酸替代“盐酸,NaClO3”也可以实现“酸浸”,从环保角度考滤,存在的缺点是___________ 。
(2)检验“酸没液中是否含Fe2+,可选择的试剂是___________(填标号)。
(3)“氧化”的化学反应方程式为___________ 。
(4)已知, 的平衡常数,求的平衡常数K2=___________ 。
(5)铋酸钠纯度的测定
已知:在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中加入NaBiO3粉末振荡,无色溶液变紫红色溶液。
取上述制得的NaBiO3粗产品mg,加入足量的稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,再用nmol·L-1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时的实验现象是___________ 。若滴定终点时消耗H2C2O4溶液VmL,NaBiO3的相对分子质量用M表示,则该产品的纯度是___________ 。(用含n、m、V、M的代数式表示)。
已知:NaBiO3(铋酸钠,浅黄色不溶于冷水的固体),请回答下列问题:
(1)用硝酸替代“盐酸,NaClO3”也可以实现“酸浸”,从环保角度考滤,存在的缺点是
(2)检验“酸没液中是否含Fe2+,可选择的试剂是___________(填标号)。
A.KSCN溶液 | B.K3[Fe(CN)6]溶液 |
C.KSCN溶液和双氧水 | D.KMnO4溶液 |
(4)已知, 的平衡常数,求的平衡常数K2=
(5)铋酸钠纯度的测定
已知:在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中加入NaBiO3粉末振荡,无色溶液变紫红色溶液。
取上述制得的NaBiO3粗产品mg,加入足量的稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,再用nmol·L-1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时的实验现象是
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6 . 铁元素存在多种价态,且不同价态的铁元素在一定条件下可以相互转化。回答下列问题:
(1)基态Fe3+的简化电子排布式为_____
(2)向2mL 1mol/L的Fe(NO3)2,溶液中加入2mol/L的H2SO4溶液至Fe2+恰好转化为Fe3+,该反应的离子方程式为:_____
(3)K2FeO4是新型水处理剂,将KOH溶液、KClO溶液与Fe2(SO4)3溶液混合可得到K2FeO4。K2FeO4中铁元素的化合价为:_____ ,该反应的离子方程式为:_____ ,当有3mol K2FeO4生成时,反应中转移电子的数目为:_____ NA。
(4)某同学设计如图装置制备一定量的Fe(OH)2,并使其能在较长时间内存在。
①仪器X的名称是:_____ ,装置3的作用是_____ 。
②实验开始时,开关K2应_____ (填“打开”或“关闭”),这样操作的目的是_____ 。
(1)基态Fe3+的简化电子排布式为
(2)向2mL 1mol/L的Fe(NO3)2,溶液中加入2mol/L的H2SO4溶液至Fe2+恰好转化为Fe3+,该反应的离子方程式为:
(3)K2FeO4是新型水处理剂,将KOH溶液、KClO溶液与Fe2(SO4)3溶液混合可得到K2FeO4。K2FeO4中铁元素的化合价为:
(4)某同学设计如图装置制备一定量的Fe(OH)2,并使其能在较长时间内存在。
①仪器X的名称是:
②实验开始时,开关K2应
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7 . LiNiO2是一种应用广泛的电动汽车电极材料,以铁镍合金的废角料(含少量铜)为原料,生产电极材料LiNiO2的部分工艺流程如下:
已知:①表中列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。
②;
回答下列问题:
(1)“酸溶”时温度要控制在70~80℃,温度不宜过低和过高,其原因是___________ ;为提高“酸溶”的速率,可采取的措施___________ (写出一种)。
(2)H2O2的电子式为___________ ;“氧化”时加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)___________ 。
(3)加入NaOH的目的是通过调pH使Fe3+沉淀,其pH的范围是___________ 。
(4)“除铜”时若选用NaOH,会导致部分Ni2+也产生沉淀,当溶液中Ni(OH)2、Cu(OH)2沉淀同时存在时,溶液中c(Ni2+):c(Cu2+)=___________ 。
(5)“沉镍”时可用碳酸氢钠代替碳酸钠得到碳酸镍(NiCO3)沉淀,写出该反应的离子方程式___________ 。
已知:①表中列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | |
Ni2+ | 6.7 | 9.5 |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
回答下列问题:
(1)“酸溶”时温度要控制在70~80℃,温度不宜过低和过高,其原因是
(2)H2O2的电子式为
(3)加入NaOH的目的是通过调pH使Fe3+沉淀,其pH的范围是
(4)“除铜”时若选用NaOH,会导致部分Ni2+也产生沉淀,当溶液中Ni(OH)2、Cu(OH)2沉淀同时存在时,溶液中c(Ni2+):c(Cu2+)=
(5)“沉镍”时可用碳酸氢钠代替碳酸钠得到碳酸镍(NiCO3)沉淀,写出该反应的离子方程式
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8 . 三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂,易潮解,易升华,高温下易被氧气氧化。实验室利用反应制取CrCl3,其实验装置如下图所示。
已知:①COCl2(俗称光气)有毒,遇水发生水解。
②碱性条件下,H2O2将Cr3+氧化为;酸性条件下,H2O2将还原为Cr3+。回答下列问题:
(1)装置B热水浴的作用___________ ;装置F的名称___________ 。
(2)装置E用来收集产物,实验过程中若D处出现堵塞,可观察到的现象是___________ 。
(3)写出光气水解的化学方程式___________ 。
(4)测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下:
I.取mg CrCl3产品,在强碱性条件下,加入过量的30%H2O2溶液,小火加热使CrCl3完全转化为,继续加热一段时间;
Ⅱ.冷却后加适量的蒸馏水,再滴入适量的浓硫酸和浓磷酸(加浓磷酸的目的是为了防止指示剂提前变色),使子转化为;
III.用新配制的c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液10mL,已知:。
①步骤I中继续加热一段时间的目的是___________ 。
②步骤Ⅱ中转化为的离子方程式为___________ 。
③产品中CrCl3质量分数表达式为___________ 。
已知:①COCl2(俗称光气)有毒,遇水发生水解。
②碱性条件下,H2O2将Cr3+氧化为;酸性条件下,H2O2将还原为Cr3+。回答下列问题:
(1)装置B热水浴的作用
(2)装置E用来收集产物,实验过程中若D处出现堵塞,可观察到的现象是
(3)写出光气水解的化学方程式
(4)测定产品中CrCl3质量分数的实验步骤如下:
I.取mg CrCl3产品,在强碱性条件下,加入过量的30%H2O2溶液,小火加热使CrCl3完全转化为,继续加热一段时间;
Ⅱ.冷却后加适量的蒸馏水,再滴入适量的浓硫酸和浓磷酸(加浓磷酸的目的是为了防止指示剂提前变色),使子转化为;
III.用新配制的c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液10mL,已知:。
①步骤I中继续加热一段时间的目的是
②步骤Ⅱ中转化为的离子方程式为
③产品中CrCl3质量分数表达式为
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9 . 亚硝酰溴常用于有机合成等。工业上,常用与反应制取,其制备原理为。
(1)实验室常将液溴保存在水中,其原因是_______ 。实验室常用和浓硫酸混合共热制备,写出该反应的化学方程式:_______ 。
(2)在恒容恒温条件下,充入和,发生上述反应。下列情况表明反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
(3)某条件下,该反应速率,其中为速率常数,只与温度、催化剂有关,为反应级数,可以取负数、正数;也可以取分数和整数。为了测定反应级数,实验结果如下:
①反应级数为_______ 。
②其他条件相同,升高温度,_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在体积相同的甲、乙容器中均充入和,在“恒温恒容”、“绝热恒容”条件下发生上述反应,测得压强与时间关系如图所示。提示:①绝热恒容指物质与能量与外界不交换,即对于放热反应,容器温度会升高;②对于恒温恒容条件下,气体总压强与气体总物质的量成正比例;③在体积相同的条件下,一定物质的量的气体,温度越高,压强越大。
①属于绝热恒容容器的是_______ (填“甲”或“乙”),中反应物总能量_______ (填“高于”或“低于”)产物总能量。气体总物质的量:_______ (填“>”“<”或“=”)。
②点NO的转化率为_______ 。
(1)实验室常将液溴保存在水中,其原因是
(2)在恒容恒温条件下,充入和,发生上述反应。下列情况表明反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
A.混合气体密度不随时间变化 | B.混合气体压强不随时间变化 |
C.混合气体平均摩尔质量不随时间变化 | D.生成速率等于消耗速率 |
实验 | 反应速率 | |||
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
Ⅱ | 0.2 | 0.1 | 0.1 | |
Ⅲ | 0.2 | 0.2 | 0.1 | |
Ⅳ | 0.4 | 0.2 | 0.2 |
②其他条件相同,升高温度,
(4)在体积相同的甲、乙容器中均充入和,在“恒温恒容”、“绝热恒容”条件下发生上述反应,测得压强与时间关系如图所示。提示:①绝热恒容指物质与能量与外界不交换,即对于放热反应,容器温度会升高;②对于恒温恒容条件下,气体总压强与气体总物质的量成正比例;③在体积相同的条件下,一定物质的量的气体,温度越高,压强越大。
①属于绝热恒容容器的是
②点NO的转化率为
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2023-09-06更新
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120次组卷
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2卷引用:广东省佛山市南海区石门中学2023-2024学年高二上学期9月开学考试化学试题
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解题方法
10 . 活性氧化锌(ZnO)常用于医药、涂料、陶瓷等。某科研小组以锌废料(主要成分是ZnSO4和ZnO,含少量的Fe、Cu、Pb、As等元素以及油污)为原料制备活性氧化锌及回收其他金属元素,流程如图。
已知几种金属离子生成氢氧化物的如下表:
回答下列问题:
(1)的原子结构示意图为 。中铁的化合价为_______ 。
(2)“浸取”中,适当加热能提高浸取速率,但是温度过高,浸取速率反而降低,其主要原因是_______ 。
(3)a的范围为_______ 。“除铁”的离子方程式为_______ 。
(4)金属M的化学式为_______ 。
(5)①“活性炭”表现的性质是_______ (填字母)。
A.氧化性 B.还原性 C.吸附性
②“沉锌”的滤液采用_______ 、_______ ,过滤、洗涤、干燥等一系列操作,得到铵态氮肥。
(6)“高温焙烧”过程中发生反应的化学方程式为_______ 。
已知几种金属离子生成氢氧化物的如下表:
金属离子 | 开始沉淀的 | 完全沉淀的 |
1.5 | 3.7 | |
7.9 | 10.0 | |
6.3 | 9.7 | |
7.4 | 9.4 |
(1)的原子结构示意图为 。中铁的化合价为
(2)“浸取”中,适当加热能提高浸取速率,但是温度过高,浸取速率反而降低,其主要原因是
(3)a的范围为
(4)金属M的化学式为
(5)①“活性炭”表现的性质是
A.氧化性 B.还原性 C.吸附性
②“沉锌”的滤液采用
(6)“高温焙烧”过程中发生反应的化学方程式为
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75次组卷
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2卷引用:广东省佛山市南海区石门中学2023-2024学年高二上学期9月开学考试化学试题