1、- 1 -专题 09 化工流程中电化学专练1氯化亚铜（CuCl，白色、易被氧化，K sp=1.210-6）广泛用作催化剂、脱臭剂、脱色剂等。工业上用初级铜矿粉（主要含 Cu2S、CuS、Fe 2O3、FeO 等）制备活性 CuCl的流程如下：（1）滤渣是 Fe(OH)3和单质硫的混合物，反应中 Cu2S参与反应的化学方程式为：Cu 2S + MnO2 + H2SO4 CuSO 4 + S + MnSO4 + H2O（未配平） ；氧化产物为：_。（2）除 Mn2+时得 MnCO3沉淀，该反应的离子方程式为_。（3）已知：Cu(OH) 2可溶于氨水形成深蓝色溶液。Cu(OH) 2+4NH3 Cu(
2、NH3)42+ +2OH 。蒸氨条件及蒸氨效果见下表：序号 温度/ 时间/min 压强/KPa 残液颜色a 110 60 101.3 浅蓝色b 100 40 74.6 几乎很浅c 90 30 60.0 无色透明由表中信息可知蒸氨的条件应选_（填序号） ，请用平衡移动原理解释选择该条件的原因是_。（4）反应的离子方程式_。（5）实验证明通过如图装置也可获得 CuCl，现象为阴极：产生无色气体；- 2 -阳极：有白色胶状沉淀生成且逐渐增多；U形管底部：靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀。生成 CuCl的电极反应式为_。有同学提出：淡黄色沉淀可能是 CuOH，以下是从资料中查阅到 CuOH的
3、有关信息，哪些可以支持该同学的说法_。 （填序号）a容易脱水变成红色的 Cu2ObCuOH 是黄色或淡黄色固体，不溶于水cCuOH 的 Ksp=210-15d易被氧化成 Cu(OH)2【答案】CuSO 4 SMn2+ + HCO3-+ NH3H2O = MnCO3+ NH4+ + H2Oc减小压强，平衡逆向移动，利于蒸氨 SO2 +2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O = 2 CuCl + SO 42- + 4H+Cu-e-+ Cl- = CuClb c2铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为 1857 。- 3 -(1)工业上以铬铁矿主要成分是 Fe(CrO 2)2为原料
4、冶炼铬的流程如图所示：Fe(CrO 2)2中各元素化合价均为整数，则铬为_价。高温氧化时反应的化学方程式为 _。操作 a 由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_、铝热反应。 (2)Cr(OH)3 是两性氢氧化物，写出其分别与 NaOH、稀盐酸反应时生成的两种盐的化学式_。 (3)铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐，初始浓度为 1molL1 的铬酸(H 2CrO4)溶液中，测得所有含铬元素的微粒及浓度分别为： c(CrO42-)=0.0005 molL-1、c(HCrO 4-)=0.1055 molL-1、c(Cr 2O72-)=a molL-1。a _。KHCrO 4 溶液中，c(H )
5、_c(OH) (填“” 、 “”或“”)。(4)某工厂采用电解法处理含 Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr 2O72-被还原成为 Cr 3+，Cr 3+在阴极区生成 Cr(OH) 3 沉淀除去，工作原理写出电解时阴极的电极反应式 _。电解装置中的隔膜为 _ (填阴或阳)离子交换膜。写出 Cr 2O72 被还原为 Cr 3 的离子方程式_。【答案】34Fe(CrO 2)2+7O2+8Na2CO3=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2灼烧使 Cr(OH)3 分解NaCrO2、CrCl 30.4472H +2e =H2 (或 2H2O+2e=2OH +H2
6、) (1 分)阳Cr2O2 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O【解析】（1）氧为-2 价，Fe 显2 价，整个化合价代数和为 0，即 Cr的价态为3 价；- 4 -根据高温氧化，得到产物是 Fe2O3和 Na2CrO4以及 CO2，因此有 Fe(CrO2)2O 2Na 2CO3Fe 2O3Na 2CrO4 3锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能，在化工、电子、宇航、核能、能源等领域都得到广泛应用；锂元素更是被誉为“能源元素” 。、锂的原子结构示意图为_；锂在空气中燃烧，发出浅蓝色的火焰，放出浓厚的白烟，生成相应氧化物_（填化学式） 。、锂经常用于制作电池。锂锰电池的体积小、性能
7、优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)（2）电池正极反应式_。（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，用化学反应- 5 -方程式解释原因_。、下面是从锂辉石（Li 2OAl2O3SiO2）中提取锂的工业流程示意图。 高温煅烧时的反应原理为：Li 2OAl2O3SiO2+K2SO4= K2OAl2O3SiO2+Li2SO4；Li2OAl2O3SiO2+Na2SO4= Na2OAl2O3SiO2+
8、Li2SO4。锂离子浸取液中含有的金属离子为：K +、Na +、Li +、Fe 3+、Fe 2+、Al 3+、Mn 2+ 。几种金属离子沉淀完全的 pH金属离子 Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2沉淀完全的 pH 4.7 9.0 3.2 10.1Li 2SO4、Li 2CO3在不同温度下的溶解度（g / 100g 水）温度溶解度10 20 50 80Li2SO4 35.4 34.7 33.1 31.7Li2CO3 1.43 1.33 1.08 0.85（1）浸取时使用冷水的原因是_。（2）滤渣 2的主要成分为_。（3）流程中分 2次调节 pH（pH78 和 pH 1
9、3） ，有研究者尝试只加一次浓 NaOH溶液使 pH 13，结果发现在加饱和碳酸钠溶液沉锂后，随着放置时间延长，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3产品中杂质增多。Li 2CO3产品中的杂质可能是_，用离子方程式表示其产生的原因_。- 6 -（4）洗涤 Li2CO3晶体使用_。 （填“冷水”或“热水” ）【答案】 Li2ObaMnO2+e-+Li+=LiMnO2否 2Li+2H2O=2LiOH+H2Li 2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率 Al（OH） 3、Fe（OH) 3Al（OH） 3Al3+4OH-=AlO2-+2H2O；2AlO 2-+CO2+3H2O=2Al（
10、OH） 3+CO 32-热水- 7 -Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可以减少碳酸锂的损耗。4利用废旧锂离子电池的正极材料（主要成分为 LiCoO2、Al 以及少量 Ca、Mg、Cu、Fe 等）制备 Co3O4微球的工艺流程如下：回答下列问题：（1）LiCoO 2 中 Co元素的化合价为_。（2）步骤中生成 Co2+的离子方程式为_。此过程中若用浓盐酸代替 H2SO4和 H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_。（3）步骤中，不同 pH下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入 NaOH调节溶液 pH的最佳范围是_，理由是_。 （4）步骤中，过滤、洗涤
11、操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_。（5）步骤中，Co(OH) 2在空气中高温焙烧生成 Co3O4的化学方程式为_。（6）若以钴为电极，控制一定条件，电解 NaCl溶液也可制取 Co3O4的前驱体 Co(OH)2。写出电解的总反应方程式_。（7）实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为 a mg/L，取 20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“Co 3O4微球”产品 b g，又测得产品中钴元素的质量分数为 w。计算钴的回收率为_（列式表示） 。【答案】 +3 2LiCoO2 +6H+H2O2=2Co2+ O2 +2Li+4H2O 盐酸（或 Cl-）可被 LiCoO2氧化- 8 -产生
12、 Cl2污染环境 5.56.0 在 pH为 5.56.0 的范围内，Fe 3+、Al 3+、Cu 2+杂质离子的去除率很高，而 Co2+去除率很低，损失率较小 漏斗 6Co(OH)2+O2 2Co3O4+ 6H2O Co+2H2OCo(OH)2+H2 100%5锑（Sb）广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及化工等领域。以辉锑矿为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：己知部分信息如下：I.辉锑矿(主要成分为 Sb2S3，还含有 As2S5、PbS 、CuO 和 SiO2等） ；II.浸出液主要含盐酸和 SbCl3，还含 SbCl5、CuCl 2、AsCl 3和 PbCl2等杂质；III
13、.常温下，Ksp(CuS)=1.010 -36 Ksp(PbS)=9.010-29- 9 -回答下列问题：（1） “酸浸”过程中 SbCl5和 Sb2S3反应有 S生成，该反应的还原产物是_（填化学式）。（2）写出“还原”反应的化学方程式：_ 。（3）已知：浸出液中：c(Cu 2+)=0.01 molL-1、c(Pb 2+)=0.10 molL-1。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是_（填化学式） ；当 CuS、PbS 共沉时， =_。加入硫化钠的量不宜过多，原因是_。 （4）在“除砷”过程中，氧化产物为 H3PO4。该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比_。（5）在“
14、电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为_；“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过 U0V时，锑的产率降低的原因可能是_。【答案】SbCl 33 SbCl5+ 2Sb=5SbCl3CuS9.0107避免砷、锑离子沉淀 4：3Sb 3+3e-=SbH 参与了电极反应6用废铅蓄电池的铅泥(含 PbSO4、PbO 和 Pb等)制备精细化工产品 PbSO43PbOH2O(三盐)的- 10 -主要流程如下：已知：常温下，K sp(PbSO4)1.010 -8,Ksp(PbSO4)1.010 -13回答下列问题：(1)铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是：Pb+PbO+2H 2
15、SO4 2PbSO42H 2O。铅蓄电池在充电时，阳极的电极反应式为_。若铅蓄电池放电前，正、负极质量相等，放若电时转移了 lmol电子，则理论上两电极质量之差为_。 (2)将滤液 1、滤液 3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物( Mr=322) ，其化学式为_。 (3)步骤酸溶时铅与硝酸反应生成 Pb(NO3)2及 NO的离子方程式为_；滤液2中溶质的主要成分为_（写化学式） 。 (4)步骤合成三盐的化学方程式为_。 (5)步骤洗涤的操作是_。 (6)在步骤的转化中，若硫酸铅和碳酸铅在浊液中共存，则 =_。【答案】 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-
16、+4H+ 16g Na2SO410H2O 3Pb+8H+2NO3-=3Pb2+2NO+4H 2O HNO3 4PbSO4+6NaOH PbSO43PbOH2O+3Na 2SO4+2H2O 沿玻璃棒继续向漏斗中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后重复操作 23 次 2.010 5- 11 -7碲(Te)是一种第 VIA族分散稀有元素，主要伴生于铜、镍、铅等金属矿藏中。TeO 2属于两性氧化物，难溶于水，易溶于强酸和强碱。工业上可从电解精炼铜的阳极泥(主要成分Cu2Te，还有少量的 Ag、Au)中提取碲。其工艺流程如下：(1)“加压浸出”生成 TeO2的离子方程式为_， “加压浸出”时控制pH
17、为 4.55.0，酸性不能过强的原因是_。- 12 -(2)“盐酸酸浸”后将 SO2通入浸出液即可得到单质碲，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_，该流程中可循环利用的物质是_(填化学式)。(3)已知：K sp(Ag2SO4)=7.7010-5，K sp(AgC1)=1.8010-10。盐酸酸浸时， “浸出渣 1”中Ag2SO4可充分转化为 AgC1。通过计算说明为什么可以实现充分转化_。(4)NaOH碱浸时反应的离子方程式为_。流程中，电解过程用石墨为电极得到碲，阴极的电极反应式为_。(5)浸出法是工业提取金属常用的方法，某实验小组用 1.0mol L-1的草酸在 75时浸出镍。随时间变化
18、，不同固液比对镍浸出率的影响曲线如图所示。由图可知，固液比与镍浸出率的关系是_。除固液比之外，你认为影响金属浸出率的因素还有_(至少两项)。【答案】 Cu2Te+2O2+4H+=2Cu2+TeO2+2H2O 酸性过强 TeO2会被酸溶解导致 Te产率降低 1:2 H2SO4、HCl TeO2+2OH-=TeO32-+H2O TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH- 固液比越小，镍的浸出率越高 金属本身、浸液的选择、温度、浓度、浸出时间、搅拌速度等- 13 -TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O，离子方程式为 TeO2+2OH-=TeO32-+H2O。用石墨为电极电解 Na2TeO3溶液得到 Te，Te 元素的化合价由+4 价降至 0价，电解时阴极发生得电子的还原反应，阴极的电极反应式为 TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。（5）根据图像，固液比与镍浸出率的关系是：浸出时间相同时，固液比越小，镍的浸出率越高。除固液比之外，影响金属浸出的因素还有：金属本身、浸液的选择、温度、浓度、浸出时间、搅拌速度等。
