2020届高三化学二轮复习 工业流程专题训练
1、碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。
放电时总反应为Zn＋2H2O＋2MnO2===Zn(OH)2＋2MnOOH。从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如图所示：
回答下列问题：
(1)MnOOH中，Mn元素的化合价为________。
(2)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO)，主要原因是“粉料”中含有________。
(3)“净化”是为了除去浸出液中的Fe2，方法是：加入________(填化学式)溶液将Fe2氧化为Fe3，再调节pH使Fe3沉淀完全。已知浸出液中Mn2、Zn2的浓度约为0.1 mol·L1，根据下列数据计算，调节pH的合理范围是________至________。(离子浓度小于1×105 mol·L
化合物 Ksp近似值 Mn(OH)2 10－13－
－1
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
即为沉淀完全) Fe(OH)3 10－38Zn(OH)2 10－17 (4)“电解”时，阳极的电极反应式为_____________________________。 本工艺中应循环利用的物质是________(填化学式)。
(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为
____________________________________________________________。
(6)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5 A(相当于每秒通过5×106 mol电子)，连接工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g，则电池失效时仍有________%的金属锌未参加反应。 答案(1)＋3 (2)C (3)H2O2(或KMnO4) 3 6 (4)Mn2－2e＋2H2O===MnO2＋4H H2SO4
△
(5)2MnOOH＋6HCl=====Cl2↑＋2MnCl2＋4H2O (6)87
(1)＋3 (2)C (3)H2O2(或KMnO4) 3 6 (4)Mn2－2e＋2H2O===MnO2＋4H H2SO4 △
(5)2MnOOH＋6HCl=====Cl2↑＋2MnCl2＋4H2O (6)87
＋
－
＋
＋
－
＋
－
2、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见下表：
沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Co(OH)2 7.6 9.2 Al(OH)3 4.0 5.2 Mn(OH)2 7.7 9.8 ＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为 ____________________________________________________________。 (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5.49 g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/℃ 150～210 290～320 固体质量/g 4.41 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183 g·mol1]
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：(1)Co2O3＋SO23＋4H===2Co＋SO4＋2H2O
－
＋
＋
－
－
(2)ClO3＋6Fe2＋6H===Cl＋6Fe3＋3H2O (3)使Fe3和Al3沉淀完全 CaF2和MgF2 (4)蒸发浓缩 冷却结晶
(5)粗产品中结晶水含量低(或粗产品中混有氯化钠杂质) (6)Co3O4(或CoO·Co2O3)
＋
＋
－＋＋－＋
3、锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分)，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生的焙砂的主要成分的化学式为________。浸出液净化过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是___________________________________
(2)电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用惰性电极，阳极的电极反应式为_______________________________________________________________ (3)在该流程中可循环使用的物质是Zn和________(填化学式)。
(4)改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为________________________________。
(5)硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)。请解释该反应发生的原理：________________________________________________
____________________________________________________________。
(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷定毁罐取出，……，即倭铅也。”该炼锌工艺过程中发生的主要反应的化学方程式为____________。(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌)
答案(1)ZnO 除去Fe3 (2)2H2O－4e===O2↑＋4H (3)H2SO4 (4)ZnS＋4H＋O2===2Zn2＋2S＋2H2O (5)在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物[或在相同条件下，由于Ksp(CuS)小于Ksp(ZnS)，故反应可以发生]
高温
(6)ZnCO3＋2C=====Zn＋3CO↑
3、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、SiO2等，以下是从该矿渣中回收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。