题目内容
【题目】轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品,广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图:
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回答下列问题:
(1)气体A为:______,滤渣的主要成分是______。
(2)“沉钙”过程中发生的化学反应方程式为______。
(3)在NH4C1尾液中加入氧化镁并加热,发生反应的离子方程式为______。
(4)“系列操作”包含有:______。
(5)氧化镁可以在尾液处理中循环使用,______和_______可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。
(6)轻质碳酸钙的工业生产还可以使用“石灰碳化法”:用高品位石灰石焙烧制得生石灰,生石灰消化制得氢氧化钙,再通入二氧化碳制得碳酸钙;本题工艺流程与“石灰碳化法,相比,优点是:______,______。
【答案】CO2 Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2 CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑ 加热蒸发、煅烧 HCl NH3 能耗低 对石灰石纯度要求不高
【解析】
根据流程:低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)用盐酸酸溶,气体A为二氧化碳,用水吸收与氨气反应生成碳酸铵便于下一步的沉钙反应,向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2,将滤液CaCl2溶液进行沉钙反应,反应为:CaCl2+2NH3+CO2+H2O = CaCO3↓ + 2NH4Cl;得到碳酸钙沉淀和氯化铵,过滤,洗涤,干燥得到轻质碳酸钙,氯化铵与氧化镁反应生成氯化镁、氨气、水,气体B为氨气,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO。
⑴低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3),CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3分别与盐酸发生复分解反应生成二氧化碳气体;向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,滤渣为它们的沉淀物。
⑵“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应得到碳酸钙沉淀和氯化铵。
⑶氯化铵为强酸弱碱盐,水解溶液呈酸性,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应生成氯化镁、氨气和水。
⑷氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO。
⑸在尾液处理中氧化镁与氯化铵反应生成的氨气可以循环使用,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,氯化氢可以循环使用。
⑹石灰碳化法,高温分解需消耗高能量,高品位石灰石要求石灰石纯度高,据此分析解答。
⑴低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)用盐酸酸溶,CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3分别与盐酸发生复分解反应离子方程式为:CaCO3+2H+=H2O+CO2↑+Ca2+,MnCO3+2H+=H2O+CO2↑+Mn2+,Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,A12O3+6H+=2A13++3H2O,所以气体A为:CO2,向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2;故答案为:CO2;Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2。
⑵气体A为:CO2,用水吸收氨气和二氧化碳生成碳酸铵,“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应:CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl得到碳酸钙沉淀和氯化铵;故答案为:CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl。
⑶氯化铵为强酸弱碱盐,水解溶液呈酸性,水解吸热,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑;故答案为:MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑。
⑷镁的氯化物在溶液溶液中水解生成氢氧化镁和HCl,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO,系列操作”包含有加热蒸发、煅烧;故答案为:加热蒸发、煅烧。
⑸氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,气体C为氯化氢,溶于水为盐酸,可用于溶解低品位石灰石,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应生成氯化镁、氨气和水;向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,所以HCl、NH3可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中;故答案为:HCl、NH3。
⑹轻质碳酸钙的工业生产以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙,石灰石要求石灰石纯度不高,生产过程无耗能,而石灰碳化法,高温分解需消耗高能量,高品位石灰石要求石灰石纯度高,故本题工艺流程与“石灰碳化法,相比,优点是:能耗低、对石灰石纯度要求不高;故答案为:能耗低、对石灰石纯度要求不高。
【题目】某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂
,还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到
和锂盐。
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已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的
离子生成
而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中,
发生反应的离子方程式为:_______________________________________,该过程温度通常控制在
以下的原因是:______________________________________。
(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是________________________,____________________________。
(3)“除铜”所用试剂X为
,试写出该反应的离子方程式:_______________________________。
(4)“沉钴”过程中,
的加入量
图
、沉淀反应的温度
图
与钴的沉淀率关系如下图所示:
随
:
比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因_____________________。
沉淀反应时间为10min,温度在
以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___________________________________________。
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(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的
约为10-1mol/L,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
温度 | Li2SO4 | Li2CO3 |
0℃ | 36.1g | 1.33g |
100℃ | 24.0g | 0.72g |
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是__________
写化学式
,检验沉淀洗净的方法是___________________________________________________________。