十年高考真题（2014-2023）分项汇编 化学 专题96 工艺流程——金属元素载体 含解析.docx

1．【2023年全国甲卷】是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。

回答下列问题：

（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是。

（2）“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。“浸取”时主要反应的离子方程式为。

（3）“酸化”步骤应选用的酸是(填标号)。

a．稀硫酸????b．浓硫酸????c．盐酸????d．磷酸

（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？，其原因是。

（5）“沉淀”步骤中生成的化学方程式为。

（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的。

【答案】（1）做还原剂，将还原

（2）

（3）c

（4）不可行产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气，而且与盐酸反应生成可溶于水的，导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低

（5）

（6）

【解析】由流程和题中信息可知，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、易溶于水的和微溶于水的；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和，滤液中有和；滤液经酸化后浓缩结晶得到晶体；晶体溶于水后，加入和将钡离子充分沉淀得到；经热分解得到。

（1）“焙烧”步骤中，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、和，被还原为，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，将还原。

（2）“焙烧”后固体产物有、易溶于水的和微溶于水的。易溶于水的与过量的可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应的离子方程式为。

（3）“酸化”步骤是为了将转化为易溶液于的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而可溶于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。

（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体会污染空气，而且与盐酸反应生成可溶于水的，导致溶液中混有杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。

（5）“沉淀”步骤中生成的化学方程式为：++=。

（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，，因此，产生的=。

2．【2023年全国乙卷】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。

回答下列问题：

（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为。为提高溶矿速率，可采取的措施(举1例)。

（2）加入少量MnO2的作用是。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是。

（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是。

（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有。

（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断。电解废液可在反应器中循环利用。

（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是。

【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑粉碎菱锰矿

（2）将Fe2+氧化为Fe3+Fe3+可以催化H2O2分解

（3）2.8×10-9Al3+

（4）BaSO4、NiS

（5）Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+加入Mn(OH)2

（6）2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑

【解析】根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随后将溶液pH调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。

（1）菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑、粉碎菱锰矿。

（2）根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+