【題目】LiCoO2是鋰離子電池最早使用的電極材料,利用原鈷礦(含Cr2O3、NiS等雜質(zhì))制備LiCoO2的工藝流程如下:
資料:i. 在含一定量Cl的溶液中,鈷離子以CoCl42-形式存在:Co2++4ClCoCl42
ii. CoCl42溶于有機胺試劑,有機胺不溶于水。
iii. 鹽酸溶液中,有機胺試劑對金屬離子的溶解率隨鹽酸濃度變化如圖所示:
(1)步驟ii選用鹽酸的濃度應為__________。
a. 4 mol/L b. 6 mol/L c. 10 mol/L
(2)從平衡移動角度解釋步驟ⅲ中加入NaCl固體的目的_____________。
(3)步驟iv的操作是_______。
(4)步驟vi用(NH4)2CO3作沉淀劑,在一定條件下得到堿式碳酸鈷(Co2(OH)2CO3)。實驗測得在一段時間內(nèi)加入等量(NH4)2CO3所得沉淀質(zhì)量隨反應溫度的變化如圖所示,分析曲線下降的原因____________。
(5)步驟viii中Co3O4 和Li2CO3 混合后,鼓入空氣,經(jīng)高溫燒結得到LiCoO2。該反應的化學方程式是_____________。
(6)鋰離子電池的工作原理如圖,充、放電過程中,Li+在LiCoO2電極和碳電極之間傳遞。電池的總反應為:LixC + Li1-xCoO2 C+LiCoO2
①放電時,電池的負極是______。
②充電時,電池的陰極反應式是______。
【答案】c 加入NaCl固體,溶液中Cl濃度增大,平衡Co2++4Cl CoCl42右移,CoCl42濃度增大,提高其在有機胺試劑中的濃度。 分液 溫度過高,碳酸銨分解(或NH4+和CO32-水解程度增大),碳酸銨濃度降低,沉淀質(zhì)量減少。 4Co3O4 + 6Li2CO3 + O2 12LiCoO2 + 6CO2 LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi++xe== LiCoO2
【解析】
分析流程圖,結合提供的資料,該工藝流程過程為:處理后的原鈷礦用鹽酸浸取后鈷溶解,溶液中含Cr3+、Ni2+等雜質(zhì);在氯化鈉共同作用下,Co2+大量轉(zhuǎn)化成CoCl4-,用有機胺試劑萃取,經(jīng)分液后與水中雜質(zhì)分離;在洗脫過程中又重新轉(zhuǎn)化成CoCl2溶液,再與加入的碳酸銨發(fā)生反應生成堿式碳酸鈷,煅燒后又生成四氧化三鈷,最后與碳酸鈉燒結成產(chǎn)品LiCoO2。在此分析基礎上結合圖表及相關知識可解各小題。
(1)分析所給圖可知:鹽酸濃度為4mol/L、6moI/L時,雜質(zhì)的含量雖然低,但Co2+的溶解率也低;鹽酸濃度為10mol/L時,Co2+的溶液率很高,而雜質(zhì)溶解率低,故應選擇10mol/L,答案為:C
(2)步驟iii的目的是盡可能把二價鈷轉(zhuǎn)化成CoCl4-,根據(jù)反應Co2++4Cl CoCl42可知,氯化鈉的溶解增大了Cl-濃度,使平衡正向移動,提高了Co2+的轉(zhuǎn)化率,故答案為:加入NaCl固體,溶液中Cl濃度增大,平衡Co2++4Cl CoCl42右移,CoCl42濃度增大,提高其在有機胺試劑中的濃度
(3)有機胺試劑與水不相溶,故可采用分液的方法分離,故答案為:分液
(4)由圖可知,在一段時間內(nèi)加入等量碳酸銨所得沉淀質(zhì)量隨溫度的升高,先增大后減小,因考慮溫度對,反應的影響:一方面,溫度高有利于CO32-和Co2+的水解,從而有利于生成堿式碳酸鈷;另一方面,溫度升高,使碳酸銨的雙水解程度增大,致使碳酸銨分解,濃度降低,溶液堿性下降,不利與Co2+的水解成Co(OH)2CO3,故答案為:溫度過高,碳酸銨分解(或NH4+和CO32-水解程度增大),碳酸銨濃度降低,沉淀質(zhì)量減少
(5)不難寫出步驟viii的反應為:4Co3O4 + 6Li2CO3 + O2 12LiCoO2 + 6CO2,故答案為:4Co3O4 + 6Li2CO3 + O2 12LiCoO2 + 6CO2
(6)根據(jù)電池反應LixC + Li1-xCoO2 C+LiCoO2:
①.放電時負極發(fā)生氧化反應,所含元素化合價升高,物質(zhì)變化為LiCoO2→Li1-xCoO2,電極是LiCoO2,答案為:LiCoO2
②.充電時陰極發(fā)生還原反應,物質(zhì)的變化為:Li1-xCoO2 →LiCoO2,電極反應式:Li1-xCoO2+xLi++xe== LiCoO2,故答案為:Li1-xCoO2+xLi++xe== LiCoO2
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】A、B、C、D四種元素的核電荷數(shù)依次增大,它們的離子電子層數(shù)相同且最外層電子數(shù)均為8。A原子的L層電子數(shù)與K、M層電子數(shù)之和相等,D原子的K、L層電子數(shù)之和等于電子總數(shù)的一半。請據(jù)此回答下列問題:
(1)請寫出四種元素的名稱:
A__;B__;C__;D__,它們的原子半徑由大到小的順序是__(用原子符號表示)。
(2)寫出D元素在周期表中的位置__。
(3)畫出C元素的離子結構示意圖C__,四種元素的離子半徑由大到小的順序是__(用離子符號表示),請從離子結構的角度去解釋__。
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【題目】某科學探究小組為探究電化學原理,設計了如下圖所示的裝置進行探究實驗。下列對實驗中觀察到的現(xiàn)象或有關結論錯誤的是 ( )
A.a和b不連接時,鐵片上有紅色的銅析出,該裝置不能形成原電池
B.a和b用導線連接時銅片為負極,發(fā)生的反應為:Cu2++2e-=Cu
C.無論a和b是否連接,鐵片均會被氧化,溶液中均有Fe2+生成
D.a和b用導線連接時,溶液中的Cu2+應向銅電極移動
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】苯乙烯是重要的化工原料。下列有關苯乙烯的說法錯誤的是
A. 與液溴混合后加入鐵粉可發(fā)生取代反應
B. 與氯化氫反應可以生成氯代苯乙烯
C. 能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
D. 在催化劑存在下可以制得聚苯乙烯
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【題目】下列說法正確的是
A.中和熱測定實驗中需要的玻璃儀器有:燒杯、量筒、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒
B.乙烯的燃燒熱為1411.3 kJ·mol1,則乙烯燃燒的熱化學方程式為C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH= 1411.3 kJ·mol1
C.用石墨電極電解1 L 0.1 mol·L1 CuSO4溶液,若反應產(chǎn)生0.1 mol O2,則向原溶液中加入0.2 mol CuO能恢復至原濃度
D.用pH試紙分別測定氯水和鹽酸的pH,比較兩溶液的酸性強弱
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【題目】阿斯巴甜是一種具有清爽甜味的有機化合物,結構簡式如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.分子式為C14H18N2O5
B.不存在順反異構
C.能發(fā)生取代和消去反應
D.1 mol阿斯巴甜完全水解最多消耗3 mol NaOH
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【題目】鹽酸和氫氧化鈉是工業(yè)上重要的化工原料,也是實驗室里常見的化學試劑。欲測定某NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度,可用0.1000 mol·L-1 HCl標準溶液進行中和滴定(用酚酞作指示劑)。請回答下列問題:
(1)滴定時,盛裝待測NaOH溶液的儀器名稱為_____。
(2)堿式滴定管用蒸餾水洗凈后,接下來應該進行的操作是_________。
(3)若甲學生在實驗過程中,記錄滴定前滴定管內(nèi)液面讀數(shù)為0.50 mL,滴定后液面如圖,則此時消耗標準溶液的體積為_____。
乙學生做了三組平行實驗,數(shù)據(jù)記錄如下:
實驗序號 | 待測NaOH溶液的體積/mL | 0.1000mol·L-1HCl溶液的體積/mL | |
滴定前刻度 | 滴定后刻度 | ||
1 | 25.00 | 0.11 | 25.10 |
2 | 25.00 | 1.56 | 33.30 |
3 | 25.00 | 0.21 | 25.22 |
(4)選取上述合理數(shù)據(jù),計算出待測NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為______(保留四位有效數(shù)字)。
(5)下列哪些操作會使測定結果偏高_____ (填序號)。
A.錐形瓶用蒸餾水洗凈后再用待測液潤洗
B.酸式滴定管用蒸餾水洗凈后再用標準液潤洗
C.滴定前酸式滴定管尖端氣泡未排除,滴定后氣泡消失
D.滴定前讀數(shù)正確,滴定后俯視滴定管讀數(shù)
(6)滴定達到終點的標志是________。
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【題目】將一定量的鐵粉加入到一定濃度的稀硝酸中,金屬恰好完全溶解,反應后溶液中存在:,則參加反應的Fe和HNO3的物質(zhì)的量之比為( 。
A.5∶16B.1∶1C.2∶3D.3∶2
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【題目】2007年諾貝爾化學獎授予埃特爾以表彰其對于合成氨反應機理的研究,氮氣和氫氣分子在催化劑表面的部分變化過程如圖所示,下列說法不正確的是( )
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = 92 kJ/mol
A.升高溫度不能提高一段時間內(nèi)NH3的產(chǎn)率
B.圖①→②過程吸熱,圖②→③過程放熱
C.N2在反應過程中三鍵均發(fā)生斷裂
D.反應過程中存在NH、NH2等中間產(chǎn)物
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