【題目】鋰離子電池應(yīng)用很廣。某種鋰離子二次電池的電極材料主要是鈷酸鋰(LiCoO2)和石墨。鈷是一種稀有的貴重金屬,廢舊鋰離子電池電極材料的回收再生意義重大。

1)鋰離子電池(又稱鋰離子濃差電池)的工作原理:

.充電過程:Li+從含LiCoO2的電極中脫出,正三價(jià)Co被氧化,此時(shí)該極處于貧鋰態(tài)(Li1-xCoO2)。

.放電過程原理示意圖如圖所示:

放電時(shí),電子的流動(dòng)方向?yàn)?/span>______。(用a、b、K2K3

放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為______

2)鈷酸鋰回收再生流程如下:

H2SO4酸浸時(shí),通常添加30%H2O2以提高浸出效率,其中H2O2的作用是______。

用鹽酸代替H2SO4H2O2,浸出效率也很高,但工業(yè)上不使用鹽酸。主要原因是:

.會(huì)產(chǎn)生有毒、有污染的氣體。寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。

.Cl對(duì)建筑材料的腐蝕及帶來的水體問題等。

其他條件不變時(shí),相同反應(yīng)時(shí)間,隨著溫度升高,含鈷酸鋰的固體濾渣在H2SO430% H2O2 混合液中的浸出率曲線如圖,請(qǐng)解釋隨著溫度升高,鈷的浸出率先升高后降低的原因:______。

已知草酸為二元弱酸,應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理,結(jié)合化學(xué)用語解釋CoC2O4沉淀的同時(shí)溶液酸性增強(qiáng)的原因:______。

高溫下,在O2存在時(shí)純凈的CoC2O4Li2CO3再生為LiCoO2的化學(xué)方程式為______。

【答案】b → K2 →K3 → a Li1-xCoO2 +xLi+ +xe-= LiCoO2 還原LiCoO2(將LiCoO2中的+3價(jià)Co還原為Co2+ 2LiCoO2 +8HCl= 2LiCl+2CoCl2 + Cl2↑+4H2O 80℃之前,升高溫度,反應(yīng)速率加快,所以浸出率增大;80℃后,升高溫度使H2O2分解速率加快,H2O2濃度下降,使浸出率反而降低 草酸溶液中存在電離平衡:H2C2O4 H++HC2O4- ,HC2O4- H++C2O42-,溶液中Co2+C2O42-反應(yīng)生成CoC2O4,使c(C2O42-)減小,促進(jìn)電離平衡正向移動(dòng),所以c(H+)增大 4CoC2O4+2Li2CO3+3O2 高溫 4LiCoO2 +10CO2

【解析】

1)考察原電池的原理,題中已經(jīng)告知放電過程的原理示意圖,Li+在原電池內(nèi)部由ba移動(dòng),則電子在外電路由ba移動(dòng),也由此可以推出右側(cè)的電極為負(fù)極,左側(cè)的電極為正極;

2)考察工業(yè)流程。①觀察酸浸前后,Co的化合價(jià)由+3變?yōu)榱?/span>+2,則Co的化合物作氧化劑,由于H2SO4還原性很弱,所以H2O2作還原劑;

HCl具有還原性,而在①中我們得知Co(III)具有氧化性,所以可以得出這兩種物質(zhì)可以發(fā)生氧化還原反應(yīng);

溫度升高,影響的是化學(xué)反應(yīng)速率,浸出率隨溫度的升高而升高,是因?yàn)榉磻?yīng)速率增大;而H2O2本身的熱穩(wěn)定性不高,超過80℃H2O2的分解速率大于被氧化的速率,使得浸出的反應(yīng)速率受到影響,從而降低了浸出率;

④草酸溶液中有:H2C2O4 H++HC2O4- ,HC2O4- H++C2O42-Co2+C2O42-結(jié)合成沉淀,會(huì)使溶液中C2O42-的濃度降低,兩個(gè)平衡正向移動(dòng),使得溶液的H+濃度增大;

⑤題中已經(jīng)告知了反應(yīng)物和生成物,配平方程式即可。

1)①放電過程,K2、K3連接形成原電池,導(dǎo)線為外接電路,Li+的流動(dòng)方向是從電池內(nèi)部b→a移動(dòng),電子的移動(dòng)方向與正電荷相反,則電子流動(dòng)的方向?yàn)?/span>b→K2→K3→a;

②如圖所示,放電時(shí),Li+LixC6側(cè)流向Li1-xCoO6側(cè),則正極的電極反應(yīng)為:Li1-xCoO2 +xLi+ +xe-= LiCoO2;

2)①LiCoO2中,Co+3價(jià),濾液中的Co+2價(jià),則Co化合物被還原了,H2SO4還原性很弱,所以H2O2在該過程中起還原劑的作用,將LiCoO2還原;

②鹽酸具有還原性,Co(III)具有氧化性,二者會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Cl22LiCoO2+8HCl= 2LiCl+2CoCl2 + Cl2↑+4H2O;

③在80℃之前,浸出率隨溫度的升高而升高,是因?yàn)闇囟壬撸磻?yīng)速率增大; 80℃之后,H2O2的分解速率大于H2O2被氧化的速率,使得浸出率下降;

④草酸溶液中有:H2C2O4 H++HC2O4- HC2O4- H++C2O42-,Co2+C2O42-結(jié)合成沉淀,會(huì)使溶液中C2O42-的濃度降低,平衡向右移動(dòng),使得溶液中H+的濃度增大,溶液的酸性增強(qiáng);

⑤題中告知了反應(yīng)物和生成物,則化學(xué)方程式為:4CoC2O4+2Li2CO3+3O2 高溫 4LiCoO2 +10CO2。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列事實(shí)不能說明元素的金屬性或非金屬性相對(duì)強(qiáng)弱的是

選項(xiàng)

事實(shí)

推論

A

與冷水反應(yīng),Na比Mg劇烈

金屬性:Na>Mg

B

Ca(OH)2的堿性強(qiáng)于Mg(OH)2

金屬性:Ca>Mg

C

SO2與NaHCO3溶液反應(yīng)生成CO2

非金屬性:S>C

D

t℃時(shí),Br2+H22HBr Ea=akJ/mol

I2+H22HI Ea=bk]/mol (b>a)(Ea為活化能)

非金屬性:Br>I

A. A B. B C. C D. D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】使用酸堿中和滴定法測(cè)定市售白醋的總酸量(g/100mL)。

Ⅰ.實(shí)驗(yàn)步驟:

1)配制100mL待測(cè)白醋溶液,量取10.00mL食用白醋,注入燒杯中用水稀釋后轉(zhuǎn)移到_____(填儀器名稱)中定容,搖勻即得;

2)取待測(cè)白醋溶液20.00mL于錐形瓶中,向其中滴加2_____作指示劑;

3)讀取盛裝0.1000mol/L NaOH溶液的______(填儀器名稱)的初始讀數(shù),如果液面位置如下圖所示,則此時(shí)的讀數(shù)為______mL。

4)滴定,當(dāng)__________時(shí),停止滴定,并記錄NaOH溶液的終讀數(shù),重復(fù)滴定3次。

Ⅱ.實(shí)驗(yàn)記錄

1

2

3

4

V(樣品)

20.00

20.00

20.00

20.00

VNaOH)(消耗)

15.95

15.00

15.05

14.95

Ⅲ.?dāng)?shù)據(jù)處理與討論:

5)經(jīng)計(jì)算,市售白醋總酸量=_______g/100mL (醋酸的式量=60)。

6)在本實(shí)驗(yàn)過程中,下列操作會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大的是______(填寫序號(hào))

A.堿式滴定管在滴定時(shí)未用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液潤洗

B.堿式滴定管在尖嘴在滴定前有氣泡,滴定后氣泡消失

C.錐形瓶中加入待測(cè)白醋溶液后,再加少量水

D.錐形瓶在滴定劇烈搖動(dòng),有少量液體濺出

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)如圖所示,若C為濃硝酸,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe ,A電極材料為Cu,則B電極的電極反應(yīng)式為___________,A電極的電極反應(yīng)式為_______;反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液CpH___ (填“升高”“降低”或“基本不變”)。

(2)我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型的海水標(biāo)志燈,以海水為電解質(zhì)溶液,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流,只要把燈放入海水?dāng)?shù)分鐘,就會(huì)發(fā)出耀眼的白光。則電源的負(fù)極材料是____,負(fù)極反應(yīng)為___________;正極反應(yīng)為_____________________________。

(3)熔鹽電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為負(fù)極燃?xì),空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì),制得?/span>650 ℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)電池反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng)式為2CO2CO32-4e=4CO2,正極反應(yīng)式為___________,電池總反應(yīng)式為_______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某溫度時(shí),在2L的恒容密閉容器中,X、YZ三種無色氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。

1)起始時(shí)X的濃度為c(X)_______;反應(yīng)從開始至2分鐘末,Y的轉(zhuǎn)化率為α(Y)________;用Z的濃度變化表示0-2分鐘內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(Z)___________。

2)由圖中所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

3)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________

A(X)=3(Y)

B.容器內(nèi)氣體密度不變

C2(X)=3(Z)

D.各組分的物質(zhì)的量相等

E.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

F.容器內(nèi)氣體顏色不再發(fā)生變化

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)能用離子方程式CO+2H+=CO2↑+H2O表示的是

①Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O ②K2CO3+H2SO4=K2SO4+CO2↑+H2O

③CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O ④2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+CO2↑+H2O

A.①②B.①②③C.①③④D.②④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】根據(jù)要求,回答下列問題:

(1)寫出離子反應(yīng)方程式“Ba2+ + SO= BaSO4↓”對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式__________

(2)反應(yīng)“2Na + O2 Na2O2,氧化產(chǎn)物是____;產(chǎn)物中O的化合價(jià)為__。

(3)維生素C 又稱抗壞血酸,能幫助人體將食物中攝取的不易吸收的Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)橐孜盏?/span>Fe2+,這說明維生素C 具有_____。(填氧化性或還原性)

(4)某混合物中可能含有可溶性硫酸鹽、碳酸鹽及硝酸鹽。為了檢驗(yàn)其中是否含有硫酸鹽,某同學(xué)取少量混合物溶于水后,向其中加入_____溶液,再加入______溶液發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成,并由此得出該混合物中含有硫酸鹽的結(jié)論。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】測(cè)定不同溫度下0.5 mol·L-1 CuSO4溶液和0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液pH,數(shù)據(jù)如下表:

溫度/

25

30

40

50

60

CuSO4(aq) pH

3.71

3.51

3.44

3.25

3.14

Na2CO3(aq) pH

10.41

10.30

10.28

10.25

10.18

下列說法不正確的是

A. 升高溫度,Na2CO3溶液中c(OH-)增大

B. 升高溫度,CuSO4溶液和Na2CO3溶液的水解平衡均正向移動(dòng)

C. 升高溫度,CuSO4溶液的pH變化是Kw改變與水解平衡移動(dòng)共同作用的結(jié)果

D. 升高溫度,可能導(dǎo)致CO32-結(jié)合H+程度大于H2O電離產(chǎn)生H+程度

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是(  )

A.用石墨作電極電解MgCl2溶液:2H2O2Cl2OHH2Cl2

B.過量的鐵粉溶于稀硝酸:Fe4HNO3-=Fe3NO↑2H2O

C.Na2S2O3溶液吸收水中的Cl24Cl2S2O32-5H2O=10H2SO42-8Cl

D.SO2通入FeCl3溶液中:SO2Fe32H2O=SO42-Fe24H

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同步練習(xí)冊(cè)答案