锂离子电池正极材料钴酸锂LiCoO2导电剂乙炔黑和铝箔等课件.ppt

1、1【2017新课标1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题：（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。（2）“酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式_。（3）TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：温度/3035404550TiO2xH2O转化率%9295979388分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_。（4）Li2Ti5O15中Ti

2、的化合价为+4，其中过氧键的数目为_。（5）若“滤液”中，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使 恰好沉淀完全即溶液中 ，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为 。21(Mg)0.02mol Lc3Fe351(Fe)1.0 10mol Lc22241.3 101.0 10、（6）写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_ 2、【2016新课标1卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：（1）NaClO2中Cl的化合价为_。（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化

3、学方程式_。（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_。(计算结果保留两位小数)3、【2015新课标1卷】（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO

4、、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_（写出两条）。（2）利用 的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_（写化学式）。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_。（4）“粗硼酸”中的主要杂质是 （填名称）。（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼

5、，用化学方程式表示制备过程_。u陌生信息的提取和应用陌生信息的提取和应用I.物料走向物料走向II.主要步骤主要步骤III.主要操作主要操作IV.条件及操作标注全面条件及操作标注全面u工艺流程图的感性认识和加工工艺流程图的感性认识和加工u分析和解决（解答）化学实际问题的能力分析和解决（解答）化学实际问题的能力考生提取以下信息会顺利解题考生提取以下信息会顺利解题本题特色和方向本题特色和方向无机化工流程题解题初探1、高考考什么、高考考什么（1）呈现形式：流程图、表格、图像）呈现形式：流程图、表格、图像（2）设问方式：措施、成分、物质、原因）设问方式：措施、成分、物质、原因（3）能力考查：获取信息的能

6、力、分解问题的）能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力能力、表达能力（4）知识落点：基本理论、元素化合物、实验）知识落点：基本理论、元素化合物、实验 综上所述，无机工业流程图题能够以综上所述，无机工业流程图题能够以真实真实的的工业生产过程为背景，体现工业生产过程为背景，体现能力立意能力立意的命题指的命题指导思想，能够导思想，能够综合综合考查学生各方面的基础知识考查学生各方面的基础知识及将已有知识及将已有知识灵活应用灵活应用在生产实际中解决问题在生产实际中解决问题的能力。所以近年来高考该类型题持续出现。的能力。所以近年来高考该类型题持续出现。一、一、解题方法解题方法62、无机化工流程

7、试题常常在哪些地方设问？无机化工流程试题常常在哪些地方设问？反应速率与平衡理论的运用；反应速率与平衡理论的运用；氧化还原反应的判断、方程式书写；氧化还原反应的判断、方程式书写；利用控制利用控制pH分离除杂；分离除杂；利用溶解度分离；利用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价等。绿色化学评价等。7 3、工业生产流程主线与核心、工业生产流程主线与核心 原料预处理原料预处理除杂、净化除杂、净化产品分离提纯产品分离提纯反应条件反应条件控制控制原料循环利用原料循环利用排放物的无排放物的无害化处理害化处理规律规律:主线主

8、产品、分支副产品、回头为循环。主线主产品、分支副产品、回头为循环。核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产生产条件的控制条件的控制84、解答无机化工流程试题的程序、解答无机化工流程试题的程序 此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提实验室研究，准确抓住工艺（实验）的

9、目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）。出什么性质？）。然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。分离等阶段。接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确。接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确。然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。才使用参考数据），组织语言回答设问。9例例1、（、（2013年全国新课标卷年全国新课

10、标卷I）27锂离子电池的应用很广，其正极材料可再锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6。现欲利用以下工。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。滤 液滤 渣H2SO4、H2O2过 滤A l(O H)3固 体废 旧锂 离 子 电 池放 电处 理拆 解正 极 碱 浸N aO H

11、溶 液调 pH滤 液酸 浸萃 取水 相（Li2SO4溶 液）有 机 相反 萃 取有 机 相再 生 回 用水 相（C oSO4溶 液）N H4H C O3溶 液沉 钴C oC O3固 体过 滤调 pH过 滤滤 渣滤 液过 滤滤 液湖南平均分：湖南平均分：2.49分分原料：原料：预处理：预处理：分离：分离：核心化学反应是：核心化学反应是：锂离子电池正极材料锂离子电池正极材料钴酸锂钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等导电剂乙炔黑和铝箔等放电、拆解、碱浸放电、拆解、碱浸控制溶液酸碱性、加入萃取剂、碳酸氢控制溶液酸碱性、加入萃取剂、碳酸氢铵等通过过滤、萃取、反萃取等操作使铵等通过过滤、萃取、反萃

12、取等操作使金属离子形成沉淀或溶液而分离。金属离子形成沉淀或溶液而分离。控制条件，调节控制条件，调节pH，使，使AlO2全部沉淀全部沉淀为为Al(OH)3，Li+形成形成Li2SO4，CoO2中中钴元素转化为钴元素转化为CoCO3。流程分析流程分析11工业流程题目工业流程题目在流程上在流程上一般分为一般分为3个过程：个过程：二、做好常见考点的整理、归纳二、做好常见考点的整理、归纳1.原料处理阶段的常见考点：原料处理阶段的常见考点：加快反应速率加快反应速率 溶解浸出溶解浸出 灼烧焙烧灼烧焙烧煅烧煅烧 反应条件控制反应条件控制2.分离提纯阶段的常见考点：分离提纯阶段的常见考点：调调pH值除杂值除杂

13、试剂除杂试剂除杂 加热加热降温降温母液（滤液）结晶母液（滤液）结晶 萃取萃取123.获得产品阶段的常见考点：获得产品阶段的常见考点：洗涤（冰水、热水、特殊试剂等）洗涤（冰水、热水、特殊试剂等）蒸发、反应时的气体氛围（抑制水解）蒸发、反应时的气体氛围（抑制水解）蒸发浓缩、冷却结晶蒸发浓缩、冷却结晶 蒸发结晶、趁热过滤蒸发结晶、趁热过滤 重结晶重结晶完整流程：完整流程：结晶、过滤、洗涤、干燥结晶、过滤、洗涤、干燥或或结晶、过滤、洗涤、干燥、灼烧、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、灼烧、冷却4.其他常见考点：其他常见考点：方程式方程式 实验仪器实验仪器计算计算 信息点信息点 13专项突破：二价金属离子与碳

14、酸盐或碳酸氢盐反应生成沉淀的离子方程式通式二价金属离子与可溶性碳酸盐反应生成碱式碳酸盐二价金属离子与可溶性碳酸盐反应生成碱式碳酸盐2M2+2CO32-+H2O=M2(OH)2CO3+CO2二价金属离子与可溶性碳酸氢盐反应生成碳酸盐二价金属离子与可溶性碳酸氢盐反应生成碳酸盐M2+2HCO32-=MCO3+CO2+H2O二价金属离子与可溶性碳酸氢盐反应生成碱式碳酸盐二价金属离子与可溶性碳酸氢盐反应生成碱式碳酸盐2M2+4HCO32-=M2(OH)2CO3+3CO2+H2O145.熟悉工业流程常见的操作与名词熟悉工业流程常见的操作与名词（1）原料的预处理：）原料的预处理：溶解：溶解：灼烧灼烧煅烧煅烧

15、 通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。也有用碱溶的。酸等。也有用碱溶的。如从海带中提取碘如从海带中提取碘如煅烧高岭土、煅烧铝土矿等如煅烧高岭土、煅烧铝土矿等改变结构，使一些物质能溶解。并使一些改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解杂质高温下氧化、分解15（2）控制反应条件的方法）控制反应条件的方法控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀沉淀pH值的控制。值的控制。例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如如下表所示下表所示若要除去若要除去Mn2溶液

16、中含有的溶液中含有的Fe2，应该怎样做？，应该怎样做？物质物质开始沉淀开始沉淀沉淀完全沉淀完全Fe(OH)3 2.73.7Fe(OH)2 7.69.6Mn(OH)2 8.39.816调节调节pH所需的物质所需的物质调节调节pH所需的物质一般应满足两点：所需的物质一般应满足两点：a、能、能与与H反应，使溶液反应，使溶液pH增大；增大；或能与或能与OH反应，使溶液反应，使溶液pH减小。减小。b、不、不引入新杂质。引入新杂质。例如：例如：若要若要除去除去Cu2溶液中混有的溶液中混有的Fe3，可加入可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的等物质来调节溶液的pH值。值。17

17、蒸发、反应时的气体氛围蒸发、反应时的气体氛围加热的目的加热的目的降温反应的目的降温反应的目的趁热过滤趁热过滤冰水洗涤冰水洗涤 加快反应速率或促进平衡向某加快反应速率或促进平衡向某个方向移动个方向移动 防止某物质在高温时会溶防止某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动求的方向移动防止某物质降温时会析出防止某物质降温时会析出洗去晶体表面的杂质离子，并减洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗少晶体在洗涤过程中的溶解损耗防水解、氧化等防水解、氧化等18(3)常见名词常见名词浸出：浸出：浸出率：浸出率：酸酸(碱碱)浸：浸：水

18、洗：水洗：水浸：水浸：萃取与反萃取：萃取与反萃取：固体加水（酸或碱）溶解得到离子固体加水（酸或碱）溶解得到离子固体溶解后，离子在溶液中的含量固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少的多少(更多转化更多转化)在酸在酸(碱碱)溶液中反应使某些金属或溶液中反应使某些金属或化合物以金属离子形式进入溶液，化合物以金属离子形式进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程不溶物通过过滤除去的溶解过程通常为除去水溶性杂质通常为除去水溶性杂质与水接触反应或溶解与水接触反应或溶解M2+2RH MR2+2H+19反馈练习反馈练习：二氧化铈（：二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化）是一种重要的稀土氧化物平板电视显示屏生产过

19、程中产生大量的废玻璃粉物平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的以及其他少量可溶于稀酸的物质）某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验物质）某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如图：流程如图：（1）洗涤滤渣）洗涤滤渣A的目的是为了除去的目的是为了除去 （填离子（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是符号），检验该离子是否洗净的方法是 。（2）第）第步反应的离子方程式是步反应的离子方程式是 ，滤渣滤渣B的主要成分是的主要成分是 。Fe3+、Cl-取最后一次洗涤液，取最后一次洗涤液，加入加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗

20、净，反之，未洗净；溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净；6H+H2O2+2CeO2=2Ce3+O2+4H2O SiO2 20（3）萃取是分离稀土元素的常用方法已知化合物）萃取是分离稀土元素的常用方法已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP （填（填“能能”或或“不能不能”）与水互溶实）与水互溶实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有有 、烧杯、玻璃棒、量筒等、烧杯、玻璃棒、量筒等（4）取上述流程中得到了）取上述流程中得到了Ce(OH)4产品产品0.536g，加硫，加硫酸溶解后，用酸溶解后，用0.1000mol/L-1 FeSO4标准溶液滴定至终标准溶液滴定至终点时（铈被还原为点时（铈被还原为Ce3+），消耗），消耗25.00mL标准溶液。该标准溶液。该产品中产品中Ce(OH)4的质量分数为的质量分数为 。不能不能 分液漏斗分液漏斗 97.01%21