*無機(化工)工藝流程*
1、鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等雜質。利用鈦鐵礦製備鋰離子電池電極材料(鈦酸鋰Li4Ti5O12和磷酸亞鐵鋰LiFePO4)的工業流程如下圖所示:
(3)在實驗室裡,萃取操作要用到的玻璃儀器主要有________。有機相再生利用時提取出的Ni2+可用於製備氫鎳電池,該電池充電時的總反應為Ni(OH)2+M===NiOOH+MH,則放電時正極的電極反應式為_____________________
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(4)沉鈷時發生反應的離子方程式為__________________________________
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煅燒時發生反應的化學方程式為_____________________________________
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[解析] 含鈷廢料的主要成分為CoO、Co2O3,含有少量MnO2、NiO、Fe3O4雜質,研磨可增大固體與液體的接觸面積,加硫酸、H2O2進行酸浸能夠分離出MnO2,同時加入的H2O2能夠氧化亞鐵離子、還原Co3+,酸浸分離出的溶液中含Ni2+、Fe3+、Co2+,調pH使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉澱而從溶液中分離出來,加萃取劑萃取,將有機相(含Ni2+)和水相(含Co2+)分離,向水相中加入碳酸氫銨、氨水生成Co2(OH)2CO3,Co2(OH)2CO3經煅燒轉化為Co2O3。
(2)酸浸時,加入了H2O2,一方面可以將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,另一方面可將Co3+還原為Co2+。在反應中不能用鹽酸代替硫酸,因為Co2O3具有氧化性,可將Cl-氧化為Cl2而對環境造成汙染,其離子方程式為Co2O3+6H++2Cl-===2Co2++Cl2↑+3H2O。(3)實驗室中萃取操作所用的玻璃儀器主要有分液漏鬥和燒杯;電池充電時的總反應為Ni(OH)2+M===NiOOH+MH,則放電時總反應為NiOOH+MH===Ni(OH)2+M,放電時正極發生還原反應,其電極反應式為NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-。
[答案](1)增大固體與液體的接觸面積,加快酸浸速率,提高鈷的浸出率 MnO2
4、鐵及其化合物有重要用途,如聚合硫酸鐵[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m是一種新型高效的水處理混凝劑,而高鐵酸鉀(其中鐵的化合價為+6)是一種重要的殺菌消毒劑,某課題小組設計如下方案製備上述兩種產品:
(4)①澱粉 溶液由藍色變無色且保持半分鐘不變色 ②5.6 偏高
(5)取溶液Ⅰ少量於試管中,加入硫酸酸化,再加入高錳酸鉀溶液,溶液顏色從深紫色變成黃色或變淺,則含有Fe2+(或取溶液Ⅰ少量於試管中,加入鐵氰化鉀溶液,有藍色沉澱生成,則含有Fe2+)
5、CoCl2·6H2O是一種飼料營養強化劑。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)製取CoCl2·6H2O的工藝流程如下:
已知:①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式沉澱時溶液的pH見下表:(金屬離子濃度為:0.01mol/L)
③CoCl2·6H2O熔點為86℃,加熱至110~120℃時,失去結晶水生成無水氯化鈷。
(1)寫出浸出過程中Co2O3發生反應的離子方程式______________ 。
(2)寫出NaClO3發生反應的主要離子方程式______________ ;若不慎向「浸出液」中加過量NaClO3時,可能會生成有毒氣體,寫出生成該有毒氣體的離子方程式_____________ 。
(3)「加Na2CO3調pH至a」,過濾所得到的兩種沉澱的化學式為 。
(4)製得的CoCl2·6H2O在烘乾時需減壓烘乾的原因是__________________ 。
(5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關係如圖。向「濾液」中加入萃取劑的目的是_________ ;其使用的最佳pH範圍是_______。
iii.……
已知:水體中以+1價形式存在的氯元素有消毒殺菌的作用,被稱為「餘氯」。右圖為NaClO加入量與「餘氯」含量的關係示意圖。其中氨氮含量最低的點是c點。
b點表示的溶液中氮元素的主要存在形式是(用化學式表示)________;
反應iii的化學方程式是________。
(3)III中用Na2SO3溶液處理含餘氯廢水,要求達標廢水中剩餘Na2SO3的含量小於5 mg·L-1。若含餘氯廢水中NaClO的含量是74.5 mg·L-1,則處理10 m3 含餘氯廢水,至多添加10% Na2SO3溶液________kg(溶液體積變化忽略不計)。