【題目】鎳鈷錳酸鋰電池是一種高功率動力電池。采用廢舊鋰離子電池回收工藝制備鎳鈷錳酸鋰三元正極材料(LiNi1-x-y) Cox MnyO2)的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)能夠提高堿浸效率的方法有___________(至少寫兩種)。
(2)廢舊鋰離子電池拆解前進行“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是__________。
(3)LiCoO2中Co元素化合價為_____,其參與“還原”反應(yīng)的離子方程式為_____________。
(4)溶液溫度和浸漬時間對鉆的浸出率影響如圖所示:
則浸出過程的最佳條件是__________。
(5)已知溶液中Co2+的濃度為1.0mol·L-1,緩慢通入氨氣,使其產(chǎn)生Co(OH)2沉淀,列式計算Co2+沉淀完全時溶液的pH______________(已知離子沉淀完全時c(Co2+)≤1.0×10-5mol·L-1,Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15,1g2=0.3,溶液體積變化忽略不計)
(6)寫出“高溫?zé)Y(jié)固相合成”過程的化學(xué)方程式___________。
【答案】減小原料粒徑(或粉碎)、適當(dāng)增加NaOH溶液濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌、多次浸取等 Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中 +3價 2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 75℃、30min Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)c2(OH-),c(OH-)===×10-5
c(H+)=Kw/ c(OH-)==10-9,pH=-lgc(H+)=-lg(10-9)=9.15 (4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O
【解析】
(1)提高浸出率的方法有減小原料粒徑(或粉碎)、適當(dāng)增加溶液濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌、多次浸取等方法。
(2)Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中。
(3)LiCoO2中Li元素為+1價,O元素為-2價,故Co元素化合價為+3價,LiCoO2為難溶物,H2SO4為強電解質(zhì),H2O2還原LiCoO2中+3價Co元素,由此寫出反應(yīng)的離子方程式。
(4)由圖可知,在75℃、30min條件下鈷的浸出率最高。
(5)根據(jù)溶度積常數(shù)及水的離子積,逐步推理得出答案。
(6)Ni2+、Co2+、Mn2+與NH3H2O反應(yīng)分別生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2與Li2CO3,并高溫?zé)Y(jié)固相合成LiNi(1-x-y)CoxMnyO2,根據(jù)原子守恒可得到化學(xué)方程式。
(1)提高浸出率的方法有減小原料粒徑(或粉碎)、適當(dāng)增加溶液濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌、多次浸取等方法。
故答案為:減小原料粒徑(或粉碎)、適當(dāng)增加NaOH溶液濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌、多次浸取等。
(2)廢舊鋰離子電池拆解前進行“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中。
故答案為:Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中。
(3)LiCoO2中Li元素為+1價,O元素為-2價,故Co元素化合價為+3價,LiCoO2為難溶物,H2SO4為強電解質(zhì),H2O2還原LiCoO2中+3價Co元素,反應(yīng)的離子方程式為2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。
故答案為:+3價;2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。
(4)由圖可知,在75℃、30min條件下鈷的浸出率最高。
故答案為:75℃、30min。
(5)Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15,沉淀完全時c(OH-)===10-5mol/L,c(H+)=Kw/ c(OH-)==10-9,pH=-lgc(H+)=-lg(10-9)=9.15
故答案為:9.15。
(6)Ni2+、Co2+、Mn2+與NH3H2O反應(yīng)分別生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2與Li2CO3,高溫?zé)Y(jié)固相合成LiNi(1-x-y)CoxMnyO2,根據(jù)原子守恒可得到化學(xué)方程式為(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O。
故答案為:(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O。
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【題目】結(jié)合下圖判斷,下列敘述正確的是( )
A. 圖Ⅲ鹽橋的原電池工作時,銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng),CuSO4溶液藍色變深
B. Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe-2e-===Fe2+
C. Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2+2H2O+4e-===4OH-
D. Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅱ有藍色沉淀
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【題目】下列說法錯誤的是
A. 6.02×1023 是阿伏加德羅常數(shù)的近似值
B. 1mol12C 的質(zhì)量是 12g
C. 阿伏加德羅常數(shù)有單位
D. 1molO2 含有 6.02×1023 個氧原子
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【題目】海洋植物如海帶、海藻中含有大量的碘元素,碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海藻中提取碘的流程如下圖:
(1)實驗室灼燒海藻,需要下列儀器中的______________(填字母)。
a.試管 b.燒杯 c.坩堝 d.泥三角 e.鐵三腳架 f.酒精燈
(2)提取碘的過程中,可選擇的有機試劑是____________(填字母)。
A.甲苯、酒精 B.四氯化碳、苯 C.汽油、乙酸
(3)為使海藻灰中碘離子轉(zhuǎn)化為碘的有機溶液,實驗室有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、物品,尚缺少的玻璃儀器有____、_____。
(4)小組用CCl4萃取碘水中的碘,在下圖的分液漏斗中,下層液體呈______色;他們打開分液漏斗活塞,卻未見液體流下,原因可能是_________________________________。
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【題目】在常溫常壓下,已知:
①4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s) ΔH1
②4Al(s)+3O2(g)= 2Al2O3(s) ΔH2
③2Al(s)+Fe2O3(s)= Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH3
則ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系正確的是
A. ΔH3=(ΔH1+ΔH2) B. ΔH3=(ΔH2-ΔH1)
C. ΔH3=2(ΔH1+ΔH2) D. ΔH3=(ΔH2-ΔH1)
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【題目】合乎實際并用于工業(yè)生產(chǎn)的為( )
A.氫氣和氯氣混合光照制氯化氫B.金屬鈉在氯氣中燃燒制氯化鈉
C.氯氣通入澄清石灰水中制漂白粉D.高溫分解石灰石制生石灰
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【題目】T ℃時,在容積為2 L的3個恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)nC(g),按不同方式投入反應(yīng)物,測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反應(yīng)物的投入量 | 3 mol A、2 mol B | 6 mol A、4 mol B | 2 mol C |
達到平衡的時間/min | 5 | 8 | |
A的濃度/mol·L-1 | c1 | c2 | |
C的體積分?jǐn)?shù)% | w1 | w3 | |
混合氣體的密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 |
下列說法正確的是( )
A. 若n<4,則2c1<c2
B. 若n=4,則w3=w1
C. 無論n的值是多少均有2ρ1=ρ2
D. 容器甲達到平衡所需的時間比容器乙達到平衡所需的時間短
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【題目】某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性,他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實驗項目:
方案I:有人提出將大小相等的鐵片和銅片,分別同時放入稀硫酸(或稀鹽酸)中,觀察產(chǎn)生氣泡的快慢,據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為_________________。
方案II:有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計成原電池,以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖_________,標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液,并寫出負(fù)極電極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式: ________________。
方案III;結(jié)合你所學(xué)的知識,幫助他們再設(shè)計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案(與方案1、II不能雷同) ________________用離子方程式表示其反應(yīng)原理:______。
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【題目】某興趣小組設(shè)計如下微型實驗裝置。實驗時,現(xiàn)斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn),下列有關(guān)描述正確的是
A. 斷開K2,閉合K1時,總反應(yīng)的離子方程式為:2H++2Cl—Cl2↑+H2↑
B. 斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅
C. 斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應(yīng)為:Cl2+2e—=2Cl—
D. 斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正極
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