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2.錳酸鋰(LiMn2O4)可作為鋰離子電池的正極材料.工業(yè)上利用軟錳礦漿吸收含硫煙氣(SO2 和O2)制備錳酸鋰,生產(chǎn)流程如圖1:

已知:①軟錳礦主要成分為MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì).
②軟錳礦漿在吸收含硫煙氣的過程中酸性逐漸增強(qiáng).
③部分氫氧化物沉淀相關(guān)的溶液pH如表一:
 沉淀物Fe(OH)3  Fe(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
 開始沉淀2.7 7.6 3.4 7.7 
 完全沉淀3.7 9.6 4.7 9.8
(1)已知:(圖2)表二
表二
實驗序號SO2濃度(g•m-3煙氣流速(mL•min-1
4.155
4.196
下列措施可提高SO2吸收率的是ad(填序號)
a.降低通入含硫煙氣的溫度   b.升高通入含硫煙氣的溫度
c.減少軟錳礦漿的進(jìn)入量     d.減小通入含硫煙氣的流速
(2)加入試劑X能提高產(chǎn)品純度,則X可以是H2O2(填化學(xué)式)
(3)加氨水調(diào)溶液pH在5~6之間,目的是除去鐵、鋁元素.
(4)錳酸鋰可充電電池(圖3)的總反應(yīng)式為:Li1-xMnO4+LixC? LiMnO4+C(x<1)
①放電時,電池的正極反應(yīng)式為Li1-xMnO4+xLi++xe-=LiMn2O4
②充電時,若轉(zhuǎn)移1mole-,則石墨電極將增重7g.

分析 高溫焙燒含硫廢渣產(chǎn)生的SO2廢氣,軟錳礦漿的主要成分是MnO2,通入SO2浸出液的pH<2,其中的金屬離子主要是Mn2+,則MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng),浸出液還含有少量的Fe2+、Al3+等其他金屬離子,F(xiàn)e2+具有還原性,可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+,在氧化后的液體中加入石灰漿,雜質(zhì)中含有Fe2+、Al3+等陽離子,由沉淀的pH范圍知,F(xiàn)e2+的沉淀與Mn2+離子的沉淀所需的pH接近,而Fe3+則相差很遠(yuǎn),故可以將Fe2+氧化成Fe3+而除雜.從吸附率的圖可以看出,SO2的吸收效率隨溫度的升高而降低,當(dāng)溫度和濃度相同時,SO2的吸收效率隨煙氣流速的增大而降低.調(diào)節(jié)pH值在5~6間,F(xiàn)e3+、Al3+陽離子通過調(diào)pH值,轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,過濾,濾渣主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁.由于制取的MnSO4•H2O含有結(jié)晶水,故操作a采用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的方法,得到MnSO4•H2O,
(1)由圖2知,SO2的吸收效率隨溫度的升高而降低,當(dāng)溫度和濃度相同時,SO2的吸收效率隨煙氣流速的增大而降低;
(2)由沉淀的pH范圍知,F(xiàn)e2+的沉淀與Mn2+離子的沉淀所需的pH接近,而Fe3+則相差很遠(yuǎn),故可以將Fe2+氧化成Fe3+而除雜.將亞鐵離子氧化成鐵離子,故應(yīng)選擇綠色氧化劑;
(3)在氧化后的液體中加入石灰漿,雜質(zhì)中含有Fe2+、Al3+等陽離子,由沉淀的pH范圍知,F(xiàn)e2+的沉淀與Mn2+離子的沉淀所需的pH接近,而Fe3+則相差很遠(yuǎn),故可以將Fe2+氧化成Fe3+而除雜.加氨水調(diào)節(jié)pH值在5~6間,F(xiàn)e3+、Al3+陽離子通過調(diào)pH值,轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀.
(4)①放電時的反應(yīng)為Li1-xMnO4+LixC=LiMnO4+C,化合物中Li元素的化合價降低,單質(zhì)Li中元素的化合價升高,結(jié)合原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng);
②充電時,若轉(zhuǎn)移1mole-,則石墨電極上產(chǎn)生1molLi;

解答 解:(1)a.降低通入含硫煙氣的溫度,可提高SO2吸收率.a(chǎn)正確;
b.升高通入含硫煙氣的溫度,不能提高SO2吸收率.b錯誤;
c.減少軟錳礦漿的進(jìn)入量,不能提高SO2吸收率.c錯誤;
d.減小通入含硫煙氣的流速,可提高SO2吸收率.d正確.
故答案為:ad;
(2)將亞鐵離子氧化成鐵離子,應(yīng)選擇H2O2,
故答案為:H2O2;
(3)加氨水調(diào)溶液pH在5~6之間,使Fe3+、Al3+陽離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀而除去,
故答案為:除去鐵、鋁元素;
(4)①根據(jù)總反應(yīng)式可知Li失去電子,電池負(fù)極反應(yīng)式為:xLi-xe-═xLi+,由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得放電時的正極反應(yīng)式為Li1-xMnO4+xLi++xe-═LiMnO4
故答案為:Li1-xMnO4+xLi++xe-═LiMnO4;
②充電時,若轉(zhuǎn)移1mole-,則石墨電極上產(chǎn)生1molLi,質(zhì)量為1mol×7g/mol=7g,
故答案為:7.

點評 本題考查了物質(zhì)生產(chǎn)流程的分析判斷,流程分析,為高頻考點,側(cè)重學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾�,把握物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵,答題時注意把握題給信息,難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

13.鍶有“金屬味精”之稱.以天青石(主要含有SrSO4和少量CaCO3. MgO雜質(zhì))生產(chǎn)氫氧化鍶的工藝如圖:

已知氫氧化鍶在水中的溶解度:
溫度(℃)010203040608090100
溶解度(g/100mL)0.911.251.772.643.958.4220.244.591.2
(1)隔絕空氣焙燒時SrSO4只被還原成SrS,化學(xué)方程式為SrSO4+4C_SrS+4CO↑.
(2)“除雜”方法:將溶液升溫至95℃,加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為12.
①95℃時水的離子積KW=1.0×10-12,Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-10,則溶液中c(Mg2+)=1.2×10-10
②若pH過大,將導(dǎo)致氫氧化鍶的產(chǎn)率降低,請解釋原因OH-對氫氧化鍶的溶解起抑制作用,OH-濃度過大,導(dǎo)致氫氧化鍶沉淀析出.
(3)“趁熱過濾”的目的是防止溫度降低氫氧化鍶析出造成產(chǎn)品的損失,可使鈣離子盡可能轉(zhuǎn)化為Ca(OH)2.“濾渣”的主要成分為Mg(OH)2、Mg(OH)2
(4)從趁熱過濾后的濾液中得到Sr(OH)2產(chǎn)品的步驟為降溫結(jié)晶或冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥.
(5)“脫硫”方法:用FeCI3溶液吸收酸浸產(chǎn)生的氣體,吸收時的氧化產(chǎn)物為S(填化學(xué)式):再用石墨電極電解吸收液,電解后可在“脫硫”中循環(huán)利用的物質(zhì)是FeCl3
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列化學(xué)工業(yè)所采取的措施中,能用勒夏特列原理解釋的是( �。�
A.合成氨工業(yè):溫度控制在500℃左右
B.接觸法制硫酸:SO2在常壓下催化氧化
C.侯氏制堿法:往母液中繼續(xù)加入食鹽和氨氣
D.石油化工:將分餾得到的重油在高溫下裂化

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.下列有關(guān)元素周期表的說法正確的是( �。�
A.第IA的元素全部是金屬元素
B.元素周期表有18個族
C.元素周期表含元素最多的族是第ⅢB族
D.短周期是指第一、二、三、四周期

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列相關(guān)反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是( �。�
A.用小蘇打治療胃酸過多:CO32-+2H+=CO2↑+H2O
B.稀硝酸中加入過量的鐵粉:Fe+4H++NO3-=Fe2++NO↑+2H2O
C.Ba(HCO32溶液中加入過量的NaOH溶液:2HCO3-+Ba2++2OH-=BaCO3↓+2H2O+CO32-
D.用惰性電極電解飽和氯化鎂溶液:2Cl-+2H2_2OH-+H2↑+Cl2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.下列反應(yīng)中濃硫酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性的是( �。�
A.2NH3+H2SO4(濃)═(NH42SO4
B.C+2H2SO4(濃) _ CO2↑+2SO2↑+2H2O
C.Cu+2H2SO4(濃) _ CuSO4+SO2↑+2H2O
D.2FeO+4H2SO4(濃)═Fe2(SO43+SO2↑+4H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

14.(1)濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式是:C+2H2SO4(濃)_CO2↑+2SO2↑+2H2O.試用如圖所列各裝置設(shè)計一個實驗,來驗證上述反應(yīng)所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物.
編號
裝置
(2)這些裝置的連接順序(按產(chǎn)物氣流從左至右的方向)是(填裝置的編號):④→②→①→③.
(3)A瓶溶液的作用是驗證產(chǎn)物中是否有二氧化硫,B瓶溶液的作用是除去二氧化硫,裝置②中所加固體藥品是(化學(xué)式)CuSO4
(4)裝置③中所盛溶液是澄清石灰水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O.證明有二氧化碳生成的實驗現(xiàn)象是C瓶中品紅溶液不褪色,③中澄清石灰水變?yōu)闇啙?br />(5)裝置B中溶液逐漸褪色,生成Mn2+,同時pH降低,則該反應(yīng)的離子方程式是5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.無線電頻率可以降低鹽水中所含元素之間的“結(jié)合力”,釋放出氫原子,若點火,氫原子就會在該種頻率下持續(xù)燃燒.上述中“結(jié)合力”實質(zhì)是( �。�
A.分子間作用力B.氫鍵C.非極性共價鍵D.極性共價鍵

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)為原料,制備粗鉛,實現(xiàn)鉛的再生利用.其工作流程如1所示:

已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10-5,Ksp(PbCO3)=3.3×10-14
(1)過程I中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是Pb+PbO2+2H2SO4Fe2+_2PbSO4+2H2O.
(2)過程I中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為:
i.2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2O
ii.….
①寫出ii的離子方程式:2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+
②下列實驗方案可證實上述催化過程.將實驗方案補(bǔ)充完整.
編號實驗操作現(xiàn)象
步驟1向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液溶液幾乎無色
步驟2取步驟1中反應(yīng)液少量,加入少量PbO2,充分反應(yīng)溶液變紅
步驟3取步驟2中反應(yīng)液少量,加入足量Pb,充分反應(yīng)紅色褪去
(3)過程Ⅱ的目的是脫硫.若濾液2中c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=0.1mol•L-1,則PbCO3中否(填“是”或“否”)混有PbSO4
(4)鈉離子交換膜固相電解法是從含鉛廢料中提取鉛的一種新工藝,其裝置如圖2所示.將含鉛廢料投入陰極室,含鉛廢料中的PbSO4與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng):PbSO4+3OH-═HPbO2-+SO42-+H2O.
①b與外接電源的負(fù)極相連;
②電解過程中,PbO2、PbO、HPbO2-在陰極放電,其中PbO2放電的電極反應(yīng)式為PbO2+4e-+2H2O=Pb+4OH-
③與傳統(tǒng)無膜固相電解法相比,使用鈉離子交換膜可以提高Pb元素的利用率,原因是阻止HPbO2-進(jìn)入陽極室被氧化.
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