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解答题-工业流程题 较难0.4 引用1 组卷135
锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程如下:

已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.63.47.7
完全沉淀3.79.64.79.8

(1)软锰矿水磨浆化处理的作用是________
(2)SO2的吸收率与温度及烟气流速的关系如图,为提高含硫烟气中SO2的吸收率,可以采取的措施_______(举一例)。

(3)滤液1中所含金属阳离子有Mn2+________(填离子符号)。
(4)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程如下:
①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2,同时生成固体A,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是________
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B。请写出此过程反应的化学方程式________
③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_______
(5)请补充完整由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案[Al(OH)3在pH≥12时溶解]:边搅拌边向滤液1中______。(实验中须用到的试剂有:NaOH溶液、H2O2、CO2)
20-21高三上·山东潍坊·期末
知识点:物质分离、提纯综合应用常见无机物的制备物质性质实验方案的设计 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程:

已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.63.47.7
完全沉淀3.79.64.79.8
(1)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,冷却的原因是___________
(2)滤液1中所含金属阳离子有___________(填离子符号)。
(3)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程:升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2和碱性氧化物A,写出A的名称___________,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是___________
(4)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下:边搅拌边向滤液1中加入___________,再加入NaOH溶液调节pH范围为___________,过滤得到滤液2和滤渣,向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12,搅拌、过滤,再向所得滤液中通入过量的CO2过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3
(5)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺:
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3
①a中,阳极的电极反应式是___________,宜选用___________(“阳”或“阴”)离子交换膜。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是___________
锰酸锂(LiMn2O4) 可作为某锂离子电池的正极材料,工业上利用软锰矿浆(主要成分为 MnO2,含少量 Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2。等杂质)吸收含硫烟气(主要成分 SO2) 制备锰酸锂,生产流程如图所示:

已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强;
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的 pH 如下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.63.47.7
完全沉淀3.79.64.79.8

(1)含硫烟气中 SO2的VSEPR模型为___________
(2)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,冷却的原因是___________
(3)请写出含硫烟气在通入软锰矿浆后与 MnO2发生反应的化学方程式:___________
(4)滤液1中所含金属阳离子除以外还有___________(填离子符号)。
(5)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收 Al(OH)3的实验方案如下:边搅拌边向滤液1中加入___________,再加入NaOH溶液调节pH范围为___________,过滤得到滤液 2 和滤渣,请设计实验方案由滤渣制得纯净 Al(OH)3[Al(OH)3在 pH≥12时溶解]的实验方案:___________
(6)在实际生产中, Li2CO3与 MnO2按物质的量之比1:4混合均匀在 600℃~750℃制取 LiMn2O4,请写出该反应的化学方程式:___________
(7)为测定锰酸锂的纯度, 取2.00g产品置于锥形瓶中, 向其中加入2.68g Na2C2O4和足量硫酸,充分反应后,用0.100mol/L KMnO4标准溶液滴定未反应完的 H2C2O4,到达滴定终点时消耗标准 KMnO4溶液20.00mL,已知:则该产品中锰酸锂的质量分数为___________
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Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备锰酸锂的流程如图所示。

(1)溶浸生产中为提高SO2吸收率可采取的措施有_______(填序号)。.
a.不断搅拌,使SO2和软锰矿浆充分接触             b.增大通入SO2的流速
c.减少软锰矿浆的进入量                                     d.减小通入SO2的流速
(2)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。氧化除杂时(室温)除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6mol/L),需调节溶液pH范围为_______
(3)由硫酸锰与K2S2O8(结构为)溶液常温下混合一周,慢慢得到球形二氧化锰(MnO2)。请写出该反应的离子反应方程式为_______
(4)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1:4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程如下:
①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2,同时生成固体A,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是_______
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B。请写出此过程反应的化学方程式_______
③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_______
(5)为测定锰酸锂的纯度,取2.00g产品置于锥形瓶中,向其中加入2.68gNa2C2O4和足量硫酸,充分反应后,用0.100mol•L-1KMnO4标准溶液滴定未反应完的H2C2O4,到达滴定终点时消耗KMnO4标准溶液20.00mL。已知:LiMn2O4Mn2+,则该产品中锰酸锂的质量分数是_______。[M(LiMn2O4)=181g•mol-1,M(Na2C2O4)=134g•mol-1]

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