钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等杂质),Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿来制备,工艺流程如下:
⑴钛铁矿在预处理时需要进行粉碎,其原因是__________________________________。
⑵过程①中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为80%时,所采用的实验条件是_________________________。
⑶过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度关系如图所示,反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是_______________________。
⑷写出由滤液D生成FePO4的离子方程式_____________________________________________
⑸由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中黑钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4),还含少量Si、P的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下图:
已知:
①滤渣1的主要成份是Fe3O4、MnO2。
②上述流程中,除最后一步外,其余步骤钨的化合价未变。
③常温下,钨酸难溶于水,钨酸钙(CaWO4)微溶于水。
回答下列问题:
⑴钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为________,为了加快黑钨矿在空气中熔融碱分解速率,可以采取_____________措施(写出其中一种即可)。
⑵请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe3O4的化学方程式_________________________。
⑶操作1是工业上分离矿石的一种物理方法,此方法是_____________________________。上述流程中向粗钨酸钠溶液中加HCl调pH = 10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32-、PO43-等,则“净化”过程中,加CaCl2的作用是____________________________________________。
⑷磷有两种同素异形体白磷和红磷,白磷有剧毒,不慎沾到皮肤上,可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为+1价),反应方程式如下未配平。若反应中被氧化的P4的物质的量为1mol,则反应消耗的CuSO4的物质的量为________。
CuSO4 + P4 + H2O = Cu3P + H2SO4+ H3PO4(未配平)
工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2∙6H2O),其过程为:
已知:I.有关氢氧化物沉淀的pH:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 |
II.SrCl2∙6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
请回答:
⑴在步骤②中加入少量的30% H2O2,反应的离子方程式_______________。
⑵在步骤③中,需要将溶液的pH由1调节至3.7以上,适宜用选的试剂为__________。过滤所得滤渣的主要成分是_______________。
⑶关于上述流程中的步骤④、⑤、⑥的说法,正确的是____________。
A. 步骤④包括用60℃的热水浴加热蒸发到溶液表面出现晶膜、冷却结晶
B. 可以通过降低结晶速率的方法来得到较大颗粒的SrCl2∙6H2O晶体
C. 某溶液降温后若无晶体析出,可用玻璃棒搅动或轻轻摩擦容器壁
D. 步骤⑤为趁热过滤,步骤⑥的洗涤剂为饱和溶液
⑷工业上采用减压烘干或者用50~60℃的热风吹干SrCl2∙6H2O晶体的原因是______________。
⑸为了测定所得SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度,设计了如下方案:称取1.40g样品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 2.38g的硝酸银溶液(溶液中除Cl-外,不含其它与Ag+反应生成沉淀的离子),Cl-即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000 mol·L-1的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,以测定SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度。用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00mL,则原SrCl2∙6H2O晶体的纯度为_____________________。
利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程,回答下列问题:
已知:①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)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3目的是___。
(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为___。
(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__。
(4)操作Ⅰ包括:将水层加入浓盐酸调整pH为2~3,___、__、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,过滤、洗涤、干燥,测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是___(回答一条原因即可)。
(6)将5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 4.41 |
290~320 | 2.41 |
经测定,整个受热过程,只产生水蒸气和CO2气体,则290~320℃温度范围,剩余的固体物质化学式为____。[已知:CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183g·mol−1]
锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆主要成分为MnO2,含少量Al2O3、Fe2O3、Fe2O、SiO2等杂质为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。
⑴溶浸过程中,为提高SO2吸收率,可采取的措施有________填字母。
a.不断搅拌,使SO2和软锰矿浆充分接触 b. 增大通入SO2的速率
c. 减小软锰矿浆的进入量 d. 减小通入SO2的速率
⑵已知:室温下,Ksp[Al(OH)3] =1×10-33,Ksp[Fe(OH)3] =1×10-39,pH =7.1时Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂(室温)是除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6 mol·L-1),则需调节溶液pH的范围为________。
⑶硫酸锰与K2S2O8溶液在常温下混合一周,可慢慢得到球形二氧化锰(MnO2)。请写出发生反应的离子方程式:________。
⑷将MnO2和Li2CO3按物质的量4:1进行配料,充分搅拌,混合均匀然后升温至600~700℃,制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式:________。该反应中氧化剂为_______(填化学式)。
⑸锰酸锂可充电电池的总反应为Li1-xMn2O4 + LixCLiMn2O4 + C(0 < x < 1)。
①充电时,电池的阳极反应式为________。
②废旧锰酸锂电池中可能残留单质锂,拆解不当易着火、爆炸,为了安全,拆解的注意事项是________。
SPC(2Na2CO3∙3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的双重性质,广泛应用于印染、医药卫生等领域。以芒硝(Na2SO4∙10H2O)、H2O2等为原料制备SPC的工艺流程如下:
回答下列问题:
⑴步骤Ⅰ中________填“有”或“没有”发生氧化还原反应。
⑵步骤Ⅱ中会生成一种可以循环使用的物质,该物质的化学式为________。
⑶步骤Ⅲ中需要加热,发生反应的化学方程式为_________________________________。
⑷步骤Ⅴ中,合成时需选择温度为15℃,其目的是___________。
⑸SPC的保存方法是_____________________________。
⑹过氧化氢用催化剂催化分解时生成水和氧原子,该氧原子非常活泼,称为活性氧。称量0.1600g样品,置于250mL锥形瓶中,并用100mL 0.5 mol·L-1硫酸溶解完全,立即用0.02000mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,滴定至终点时溶液颜色为________,且半分钟内不恢复为原来的颜色,进行三次平行实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为26.56mL。另外,在不加样品的情况下按照上述过程进行空白实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为2.24mL。该样品的活性氧含量为_______%。