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高品質(zhì)MnO2可用于生產(chǎn)鋰離子電池正極材料錳酸鋰.以軟錳礦與黃鐵礦為主要原料采用“兩礦一步浸出法”制備高品質(zhì)MnO2的某工藝流程如圖所示:
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已知:①軟錳礦與黃鐵礦的主要成分為MnO2、FeS2,還含少量FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì);
②該工藝條件下,相關金屬離子完全形成氫氧化物沉淀的pH如下:
金屬離子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+ Al3+
開始沉淀pH 6.9 1.9 6.6 9.1 3.4
沉淀完全(c=1.0×10-5mol?L-1)的pH 8.3 3.2 10.1 10.9 4.7
回答下列問題:
(1)“配礦”過程中,將軟錳礦與黃鐵礦粉碎混勻的目的是
增加接觸面積,提高反應速率;提高原料利用率
增加接觸面積,提高反應速率;提高原料利用率

(2)“酸浸”操作中需先后分批加入H2SO4、H2O2.加入H2SO4后發(fā)生酸浸過程的主要反應離子方程式為2FeS2+3MnO2+12H+═2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O,2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O.
①已知濾渣1的主要成分為S、SiO2等,其附著在礦粉顆粒表面使上述反應受阻,此時加入H2O2,利用其迅速分解產(chǎn)生的大量氣泡可破除該不利影響.分析導致H2O2迅速分解的因素是
Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化劑
Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化劑

②礦粉顆粒表面附著物被破除后,H2O2可繼續(xù)與MnO2在酸性條件下反應,產(chǎn)生更多Mn2+,并伴有氣體生成,該反應的離子方程式是
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O

③H2O2除上述作用外,還可以將溶液中未與MnO2反應的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,其目的是:
便于加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH時將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去
便于加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH時將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去

(3)“調(diào)pH”時調(diào)節(jié)溶液pH范圍為4.7~6.0,此時“濾渣2”的主要成分為
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3
(填化學式).
(4)“用NH4F除雜”時,溶液體系中的Ca2+和Mg2+形成氟化物沉淀.若沉淀后上層清液中c(F-)=c(F2)=0.05mol/L,則
c
C
a
2
+
c
M
g
2
+
=
50
50
[已知Ksp(MgF2)=5.0×10-11,Ksp(CaF2)=2.5×10-9].

【答案】增加接觸面積,提高反應速率;提高原料利用率;Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化劑;MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O;便于加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH時將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去;Fe(OH)3、Al(OH)3;50
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/9/22 3:0:20組卷:9引用:1難度:0.4
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    (1)用足量(NH42SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
    ①“浸出”前,鋅焙砂預先粉碎的目的是
     
    。
    ②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH34]2+,該反應的離子方程式為
     

    (2)“浸出”時As2O3轉(zhuǎn)化為
    A
    s
    O
    3
    -
    3
    ?!俺椤辈襟E①中用(NH42S2O8作氧化劑,步驟①反應的離子方程式為
     
    。
    (3)“除重金屬”時,加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
     
    和BaSO4。
    (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:?。腆w失重質(zhì)量分數(shù)=
    樣品起始質(zhì)量
    -
    剩余固體質(zhì)量
    樣品起始質(zhì)量
    ×100%。
    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。
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    ①280℃時煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分數(shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
     
    %(保留到小數(shù)點后一位)。
    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
     
    (填字母序號)。
    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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