利用工業(yè)釩渣(FeO?V2O3,含Al2O3、SiO2等雜質(zhì))和β-鋰輝礦(LiAlSi2O6,含少量MgO、CaCO3等雜質(zhì))制備鋰電極材料的填充物磷酸釩鋰[Li3V2(PO4)3]的流程如圖:
已知:
①有機萃取劑(HR)易萃取VO2+:VOSO4+2HR(有機層)?VOR2(有機層)+H2SO4;
②V2O5微溶于水,具有強氧化性,屬于兩性氧化物;草酸具有強還原性,加熱易分解;
③向Na3VO4溶液(加熱生成VO-3)中加酸,不同pH對應(yīng)的主要存在形式如下表:
VO
-
3
pH | ≥13 | 10.6~12 | 約8.4 | 3~8 | 約2 | <1 |
存在形式 | VO 3 - 4 |
V2 O 4 - 7 |
V3 O 3 - 9 |
V10 O 6 - 28 |
V2O5 | VO + 2 |
回答下列問題:
(1)“焙燒”時釩渣中V、Al、Si元素轉(zhuǎn)化為NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性鈉鹽,F(xiàn)eO?V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3 2Fe2O3+8NaVO3+4CO2
高溫
4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3 2Fe2O3+8NaVO3+4CO2
;“還原”過程中通入足量SO2,則還原產(chǎn)物為 高溫
VO2+、Fe2+
VO2+、Fe2+
(填離子符號)。(2)“沉釩”時,加入KClO3不能過量的原因是
KClO3氧化VO2+離子時,生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境
KClO3氧化VO2+離子時,生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境
,加硫酸需控制pH約為 2
2
。(3)用草酸溶解“濾渣Ⅱ”時,需要水浴加熱控制70℃左右,濾渣Ⅱ溶解的化學(xué)方程式為
V2O5+5H2C2O4=V2(C2O4)3+4CO2+5H2O
V2O5+5H2C2O4=V2(C2O4)3+4CO2+5H2O
,溫度超過70℃時,濾渣Ⅱ溶解速率反而減慢的可能原因是 超過70℃,草酸加熱分解
超過70℃,草酸加熱分解
。(4)“濾渣Ⅲ”主要成分是
H2SiO3、CaSO4
H2SiO3、CaSO4
。若凈化時溶液中c(Ca2+)和c(Li+)分別為0.01mol?L-1、1.0mol?L-1,則加入Na2CO3時,理論上c(CO
2
-
3
2.5×10-4mol/L≤c()<1.6×10-3mol/L
CO
2
-
3
2.5×10-4mol/L≤c()<1.6×10-3mol/L
,使Ca2+和Li+分離[已知Ksp(CaCO3)=2.5×10-9,Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]。CO
2
-
3
【答案】4[FeO?V2O3]+5O2+4Na2CO3 2Fe2O3+8NaVO3+4CO2;VO2+、Fe2+;KClO3氧化VO2+離子時,生成Cl-,過量KClO3與Cl-生成氯氣污染環(huán)境;2;V2O5+5H2C2O4=V2(C2O4)3+4CO2+5H2O;超過70℃,草酸加熱分解;H2SiO3、CaSO4;2.5×10-4mol/L≤c()<1.6×10-3mol/L
高溫
CO
2
-
3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/24 14:0:35組卷:36引用:1難度:0.6
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-
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(1)用足量(NH4)2SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
①“浸出”前,鋅焙砂預(yù)先粉碎的目的是
②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+,該反應(yīng)的離子方程式為
(2)“浸出”時As2O3轉(zhuǎn)化為?!俺椤辈襟E①中用(NH4)2S2O8作氧化劑,步驟①反應(yīng)的離子方程式為AsO3-3
(3)“除重金屬”時,加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
(4)“蒸氨”時會出現(xiàn)白色固體ZnSO4?Zn(OH)2,運用平衡移動原理解釋原因:
(5)“沉鋅”步驟①中加入足量NH4HCO3溶液將白色固體轉(zhuǎn)化為ZnCO3的離子方程式為
(6)“煅燒”步驟中,不同溫度下,ZnCO3分解的失重曲線和產(chǎn)品ZnO的比表面積變化情況如圖1、圖2所示。
已知:ⅰ.固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%。樣品起始質(zhì)量-剩余固體質(zhì)量樣品起始質(zhì)量
ⅱ.比表面積指單位質(zhì)量固體所具有的總面積;比表面積越大,產(chǎn)品ZnO的活性越高。
①280℃時煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
②根據(jù)圖1和圖2,獲得高產(chǎn)率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面積>40m2?g-1)產(chǎn)品ZnO的最佳條件是
a.恒溫280℃,60~120min
b.恒溫300℃,240~300min
c.恒溫350℃,240~300min
d.恒溫550℃,60~120min
(7)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:79引用:5難度:0.5
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