【題目】金屬是不可再生的資源,通過回收廢舊的鋰電池提取鋰、鋁、鈷等重要的金屬具有重大的意義。已知鋰電池的正極材料為LiCoO2、炭黑、鋁箔及有機粘合劑,下面是回收的工藝流程:
(1)濾液X中通入過量CO2時發(fā)生的主要反應的離子方程式為___________
(2)寫出酸浸時加入H2SO4、H2O2反應的化學方程式______________________
(3)實驗室中萃取分離CoSO4、Li2SO4溶液時需要加入有機物W,若實驗過程中使用如圖裝置,則該裝置中存在的主要錯誤有______________________
(4)已知部分物質(zhì)的溶解度(g/100gH2O)情況如下表所示:
寫出濃縮后的溶液中加入飽和碳酸鈉溶液的離子反應方程式______________________;為提高Li2CO3的產(chǎn)率,最后過濾實驗中需要注意的問題是______________________
(5)若廢舊的鋰電池拆解后先使用酸溶解,最終也可以得到Al(OH)3、CoSO4、Li2CO3。在酸浸中若Al3+濃度為0.1moL·L-1,則常溫時pH>______________________才能夠開始形成氫氧化鋁沉淀(已知氫氧化鋁Ksp=1.3×10-33、lg4.26=0.6、=2.35)
(6)已知100g廢舊的鋰電池中鈷酸鋰(LiCoO2)的含量為9.8%,若按照上述生產(chǎn)流程,可以生成2.4gLi2CO3,則其產(chǎn)率為______________________。
【答案】CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 2 LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑ 分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁 ;液體過多。 2Li++CO32- =Li2CO3↓ 趁熱過濾 3.4 64.9%
【解析】
向廢舊鋰電池中加入NaOH溶液,Al反應變?yōu)?/span>NaAlO2進入溶液,LiCoO2不能反應,仍以固體存在,通過過濾進入濾渣;向濾液中通入足量CO2氣體,鋁元素變?yōu)闅溲趸X沉淀析出,向濾渣中加入硫酸和雙氧水,其中的金屬元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽進入溶液;分離混合物時需采用萃取、分液的方法,為充分萃取,溶液不能盛太多,且分液漏斗下端要緊貼燒杯內(nèi)壁;利用碳酸鋰溶解度小的特點,會從溶液中析出;碳酸鋰溶解度隨溫度升高而降低的特點,過濾時要趁熱過濾;利用溶度積常數(shù),結合Al3+濃度計算形成沉淀時的pH大;根據(jù)Li2CO3的實際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分比計算Li2CO3的產(chǎn)率。
(1)廢舊電池中的Al與NaOH溶液反應變?yōu)?/span>AlO2-進入溶液,向該濾液X中通入過量CO2時,Al元素變?yōu)闅溲趸X沉淀析出,發(fā)生的主要反應的離子方程式CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(2)廢舊電池中的正極材料LiCoO2進入濾渣,向濾渣中加入稀硫酸和雙氧水,發(fā)生氧化還原反應,兩種金屬轉(zhuǎn)化為硫酸鹽進入溶液,雙氧水失去電子變?yōu)?/span>O2逸出,反應的化學方程式是:2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑;
(3)萃取分離液體為了充分分離,漏斗內(nèi)液體不能超過2/3,圖示分液漏斗內(nèi)液體量太多,不符合要求;分離互不相容的兩層液體時,為防止液滴飛濺,應該使分液漏斗下口緊貼燒杯內(nèi)壁,使液體沿燒杯內(nèi)壁流下;
(4)根據(jù)圖示可知碳酸鋰的溶解度比相同溫度下的硫酸鋰小,而且隨溫度升高而增大,所以向濃縮后的混合溶液中加入飽和碳酸鈉溶液,Li+與CO32-會形成Li2CO3沉淀析出,反應方程式是:2Li++CO32- =Li2CO3↓;為提高Li2CO3的產(chǎn)率,最后過濾時要趁熱過濾;
(5)Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH-)=1.3×10-33,要形成沉淀,離子濃度的乘積就要大于溶度積常數(shù),所以0.1mol/L×c3(OH-)>1.3×10-33,c3(OH-)>1.3×10-32,解得c(OH-)>=2.35×10-11mol/L,根據(jù)室溫下水的離子積常數(shù)Kw=10-14,可得c(H+)<10-14÷(2.35×10-11)=4.26×10-4mol/L,所以pH>3.4;
(6)已知100g廢舊的鋰電池中鈷酸鋰(LiCoO2)的含量為9.8%,其中含有鈷酸鋰質(zhì)量為m(LiCoO2)=100g×9.8%=9.8g,根據(jù)Li守恒,若按照上述生產(chǎn)流程,2mol LiCoO2可以生成1molLi2CO3,關系為2×98:74=9.8g:m(Li2CO3),解得m(Li2CO3)=3.7g,實際得到質(zhì)量2.4g,所以Li2CO3的產(chǎn)率為(2.4÷3.7) ×100%=64.9%。
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【題目】設NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。下列說法正確的是
A. 標準狀況下,11.2LH2與11.2LD2所含的中子數(shù)均為NA
B. 1L0.1 mol/L FeCl3溶液中含Fe3+數(shù)目為0.1NA
C. 6.4gCu與3.2gO2隔絕空氣加熱,充分反應后,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2NA
D. 0.1mol乙醇與0.1mol乙酸在濃硫酸催化并加熱下,生成的乙酸乙酯為0.1NA
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【題目】(NH4)2SO4是一種常見的化肥,某工廠用石膏、NH3、H2O、CO2制備(NH4)2SO4的工藝流程如下:
下列說法正確的是
A.通入NH3和CO2的順序可以顛倒
B.操作1為過濾,操作2為蒸餾
C.通入的NH3和CO2均應過量,且工藝流程中CO2可循環(huán)利用
D.步驟②中反應的離子方程式為CaSO4+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4++SO42-
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【題目】(1)常溫下,有pH值為12的NaOH溶液100 mL,欲將其pH值變?yōu)?/span>11,采取下列三種措施(設混合后溶液的體積等于兩混合溶液體積之和)。請回答有關問題:
①若加水,應加入約________ mL。
②若用pH=10的NaOH溶液,應加入此NaOH溶液________ mL。
③若用pH=2的鹽酸,應加入________ mL。
(2)pH=2的HA、HB兩種酸溶液各1mL,分別加水稀釋到1000mL, 其pH的變化如圖所示
①稀釋前兩溶液的濃度c(HA)________c(HB)(填>.<.=,或無法確定)
② HB _______ 是弱酸 (填“一定”、“可能”或“一定不”)
③若 a = 5,則HA酸是否是強酸 ____(填“一定是”、“可能是”、 “一定不是”或“無法確定”)
④稀釋后的溶液中,由水電離產(chǎn)生的c(H+): HA中_____ HB中(填>.<.=,或無法確定)
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【題目】我國某科研團隊以N2為原料合成了超高含能材料聚合氮——以氮氮單鍵(N-N)結合的具有網(wǎng)狀結構的聚合體。有關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學鍵 | N≡N | N=N | N-N |
鍵能/(kJ/mol) | 946 | 419 | 159 |
下列分析不正確的是
A. 氮原子的結構示意圖: B. 聚合氮轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>N2會釋放能量
C. 高溫有利于聚合氮的合成 D. 低壓有利于聚合氮的合成
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【題目】在不同電壓下用惰性電極電解飽和NaCl溶液制備少量NaClO,實驗結果如下:
實驗 | ① | ② | ③ |
電壓 | U1 | U2 | U3 |
現(xiàn)象 | a極產(chǎn)生少量氣泡,b極無明顯氣泡 | a極產(chǎn)生較多氣泡,b極產(chǎn)生少量氣泡 | a極產(chǎn)生大量氣泡,b極逸出大量黃綠色氣體 |
下列分析不正確的是
A. ①、②、③中,a極均發(fā)生了還原反應
B. ①、②、③中均能發(fā)生Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
C. 電解時OH- 由b極向a極移動
D. 不宜采用實驗③的電壓制備NaClO
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【題目】下列說法錯誤的是( )
A.乙烯的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的標志
B.含碳元素的化合物都是有機化合物
C.蛋白質(zhì)水解最終生成氨基酸
D.乙烯、苯分子中的所有原子在同一平面上
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【題目】如下圖所示的裝置中,A是氯氣發(fā)生裝置,C、D 為氣體凈化裝置(C中裝有飽和食鹽水;D 中裝有濃硫酸),E 是硬質(zhì)玻璃管裝有細鐵絲網(wǎng),F為干燥的空廣口瓶,燒杯G 中裝有氫氧化鈉溶液。
試回答:
(1)儀器A的名稱是__________;
(2)C裝置的作用是__________;
(3)D 裝置的作用是__________;
(4)E中發(fā)生化學反應的方程式為:_____________________________;
(5)燒杯G 中發(fā)生反應的化學方程式為:_______________________________________。
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