【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予鋰離子電池的發(fā)明者,LiFePO4是鋰離子電池的正極材料。用含鋰廢渣(主要金屬元素的含量:Li 8.50%Ni 6.55%Mg 13.24%)制備Li2C2O4,并用其制備LiFePO4部分工藝流程如圖(該流程可能造成水體砷污染):

已知:濾液1、濾液2中部分離子的濃度(g·L-1):

Li+

Ni2+

Mg2+

濾液1

22.72

20.68

60.18

濾液2

21.94

7.7×10-3

0.78×10-3

I.制備Li2C2O4

(1)濾渣2的主要成分有__(填化學(xué)式)。

(2)Na2C2O4溶液中各離子的濃度由大到小順序?yàn)?/span>__。

(3)寫出加入Na2C2O4溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__。

.制備LiFePO4

(4)將電池極Li2C2O4FePO4置于高溫下反應(yīng)生成LiFePO4和一種溫室氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

(5)LiFePO4需要在高溫下成型后才能作為電極,高溫成型時(shí)要加入少量石墨,則石墨的作用是__(任寫一點(diǎn))。

(6)我國科學(xué)家研究零價(jià)鐵活化過硫酸鈉(Na2S2O8)去除廢水中的As(Ⅴ),其機(jī)制模型如圖,其中零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)的離子方程式是__。在該模型中得到的鐵砷共沉淀物經(jīng)灼燒(無元素化合價(jià)變化)后得到一種磁性化合物,化學(xué)式為Fe7As2O14,該物質(zhì)中二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的個(gè)數(shù)比為__。

【答案】Mg(OH)2Ni(OH)2 c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+) 2Li++C2O42-=Li2C2O4 Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2 改善成型后LiFePO4(或電極)的導(dǎo)電作用 Fe+S2O82-=Fe2++2SO42- 3:4

【解析】

含鋰廢渣(主要金屬元素的含量:Li 8.50%、Ni 6.55%Mg 13.24%)粉碎后加入稀硫酸,并加熱,Li、Ni、Mg溶解生成Li2SO4、NiSO4MgSO4,過濾出不溶物(濾渣1),所得濾液1的主要成分為Li2SO4、NiSO4、MgSO4;加入NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH=12,據(jù)表中數(shù)據(jù),此時(shí)主要發(fā)生NiSO4MgSO4NaOH的反應(yīng),所得濾渣2的主要成分為Ni(OH)2、Mg(OH)2,濾液2中主要含有Li2SO4;加入Na2C2O4,與Li2SO4發(fā)生反應(yīng),主要生成Li2C2O4沉淀,這就是濾渣3的主要成分。

(1)由以上分析知,濾渣2的主要成分有Mg(OH)2、Ni(OH)2。答案為:Mg(OH)2、Ni(OH)2;

(2)Na2C2O4溶液中,主要存在以下平衡:C2O42-+H2OHC2O4-+OH-、HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-、H2OH++OH-,且程度依次減弱,所以各離子的濃度由大到小順序?yàn)?/span>c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)。答案為:c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+);

(3)加入Na2C2O4溶液時(shí),與Li2SO4發(fā)生反應(yīng),主要生成Li2C2O4沉淀,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:2Li++C2O42-=Li2C2O4。答案為:2Li++C2O42-=Li2C2O4;

(4)Li2C2O4FePO4置于高溫下反應(yīng)生成LiFePO4CO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2。答案為:Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2;

(5)LiFePO4需要在高溫下成型后才能作為電極,為增強(qiáng)電極的導(dǎo)電能力,高溫成型時(shí)要加入少量石墨,則石墨的作用是改善成型后LiFePO4(或電極)的導(dǎo)電作用。答案為:改善成型后LiFePO4(或電極)的導(dǎo)電作用;

(6)零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng),生成Fe2+SO42-,反應(yīng)的離子方程式是Fe+S2O82-=Fe2++2SO42-。在Fe7As2O14中,Fe+2+3價(jià),As+5價(jià),O-2價(jià),可設(shè)Fe2+的個(gè)數(shù)為x,則Fe3+的個(gè)數(shù)為(7-x),依據(jù)化合價(jià)的代數(shù)和等于0,可建立如下等量關(guān)系式:2x+3(7-x)=18,x=3,從而得出該物質(zhì)中二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的個(gè)數(shù)比為3:4。答案為:Fe+S2O82-=Fe2++2SO42-;3:4。

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】一定壓強(qiáng)下,向10 L密閉容器中充入1 mol S2Cl21 mol Cl2,發(fā)生反應(yīng)S2Cl2(g)Cl2(g) 2SCl2(g)。Cl2SCl2的消耗速率(v)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示,以下說法中不正確的是(

A.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

B.達(dá)到平衡后再加熱,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

C.A、B、C、D四點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下,達(dá)到平衡狀態(tài)的為B、D

D.一定溫度下,在恒容密閉容器中,達(dá)到平衡后縮小容器體積,重新達(dá)到平衡后,Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

(1)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)研究2Fe32I2Fe2I2的反應(yīng)。

①振蕩靜置后C中觀察到的現(xiàn)象是_______________________;為證明該反應(yīng)存在一定限度,還應(yīng)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)為:取C中分液后的上層溶液,然后______________(寫出實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象)

②測(cè)定上述KI溶液的濃度,進(jìn)行以下操作:

I用移液管移取20.00 mL KI溶液至錐形瓶中,加入適量稀硫酸酸化,再加入足量H2O2溶液,充分反應(yīng)。

II小心加熱除去過量的H2O2

III用淀粉做指示劑,用c mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,反應(yīng)原理為:2Na2S2O3I22NaINa2S4O6。

步驟II是否可省略?____________(可以不可以”)

步驟III達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是___________________________。巳知I2濃度很高時(shí),會(huì)與淀粉形成穩(wěn)定的包合物不易解離,為避免引起實(shí)驗(yàn)誤差,加指示劑的最佳時(shí)機(jī)是________。

(2)探究Mn2對(duì)KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)速率的影響。

反應(yīng)原理(化學(xué)方程式)________;

儀器及藥品:試管(兩支)、0.01 mol/L KMnO4酸性溶液、0.1 mol/L H2C2O4溶液、一粒黃豆大的MnSO4固體;

實(shí)驗(yàn)方案:請(qǐng)仿照教材(或同教材)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)用表格,在行標(biāo)題或列標(biāo)題中注明試劑及觀察或記錄要點(diǎn)。______________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】今有鐵、水、氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液等六種物質(zhì),從中選出適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)按下述要求寫出一個(gè)化學(xué)方程式。

(1)化合反應(yīng)________________________

(2)分解反應(yīng)________________________

(3)置換反應(yīng)________________________

(4)復(fù)分解反應(yīng)________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】1)聚四氟乙烯商品名稱為特氟龍,可做不粘鍋涂層。它是一種準(zhǔn)晶體,該晶體是一種無平移周期序、但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體?赏ㄟ^___方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。

2)下列氮原子的電子排布圖表示的狀態(tài)中,能量由低到高的順序是___(填字母代號(hào))。

A. B.

C. D.

3)某種鈾氮化物的晶體結(jié)構(gòu)是NaCl型。NaClBom-Haber循環(huán)如圖所示。已知:元素的一個(gè)氣態(tài)原子獲得電子成為氣態(tài)陰離子時(shí)所放出的能量稱為電子親和能。下列有關(guān)說法正確的是__(填標(biāo)號(hào))

a.Cl-Cl鍵的鍵能為119.6kJ/mol b.Na的第一電離能為603.4kJ/mol

c.NaCl的晶格能為785.6kJ/mol d.Cl的第一電子親和能為348.3kJ/mol

4)配合物[Cu(En)2]SO4的名稱是硫酸二乙二胺合銅(),是銅的一種重要化合物。其中En 是乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)的簡(jiǎn)寫。

①該配合物中含有化學(xué)鍵有___(填字母編號(hào))。

A.離子鍵 B.極性共價(jià)鍵 C.非極性共價(jià)鍵 D.配位鍵 E.金屬鍵

②配體乙二胺分子中氮原子、碳原子軌道的雜化類型分別為___、___

③乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,且相對(duì)分子質(zhì)量相近,但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多,原因是___。

④乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物,乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子,其原因是___,其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是___(“Mg2+“Cu2+”)

⑤與氨氣互為等電子體的陽離子為___,與S位于同一周期,且第一電離能小于S的非金屬元素符號(hào)為___。

5)①金屬鈦的原子堆積方式如圖1所示,則金屬鈦晶胞俯視圖為____。

A. B. C. D.

②某砷鎳合金的晶胞如圖所示,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的密度ρ__g·cm3。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】我國科研人員研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上CO2加氫制甲醇過程中水的作用機(jī)理;其主反應(yīng)歷程如圖所示(H2H+H)。下列說法錯(cuò)誤的是(

A.二氧化碳加氫制甲醇的過程中原子利用率達(dá)100%

B.帶標(biāo)記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物

C.向該反應(yīng)體系中加入少量的水能增加甲醇的收率

D.第③步的反應(yīng)式為H3CO+H2O→CH3OH+HO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】過渡金屬的單質(zhì)及化合物很多有催化性能,氯化銅、氯化亞銅經(jīng)常用作有機(jī)合成催化劑。實(shí)驗(yàn)室中用氯氣與粗銅(雜質(zhì)只有Fe)反應(yīng),制備銅的氯化物的流程如下。

查閱資料:

氯化亞銅:白色微溶于水,在干燥空氣中穩(wěn)定,受潮則易變藍(lán)到棕色,在熱水中迅速水解生成氧化銅水合物而呈紅色。

氯化銅:從水溶液中結(jié)晶時(shí),在2642℃得到二水物,在15℃以下得到四水物,在1525.7℃得到三水物,在42℃以上得到一水物,在100℃得到無水物。

1)現(xiàn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應(yīng)(鐵架臺(tái)、鐵夾省略)。

①按氣流方向連接各儀器接口順序是:a→_____、_____→h、i→_____、__________。

②本套裝置有兩個(gè)儀器需要加熱,加熱的順序?yàn)橄?/span>__________

2)分析流程:

①固體甲需要加稀鹽酸溶解,其理由是_____;

②溶液甲可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì),X可選用下列試劑中的(填序號(hào))_____。

a CuOH2 b NH3·H2O c CuO d CuSO4

查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù),常溫下FeOH3的溶度積Ksp8.0×1038,CuOH2的溶度積Ksp3.0×1020,通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×105 mol·L1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全,設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L1,則CuOH2開始沉淀時(shí)溶液的pH________,Fe3完全沉淀時(shí)溶液的pH________。(提示:lg20.3

③完成溶液乙到純凈CuCl2·2H2O晶體的系列操作步驟為:加少量鹽酸、蒸發(fā)濃縮、________、_______、洗滌、干燥。

3)向溶液乙中加入適當(dāng)?shù)倪原劑(如SO2、N2H4、SnCl2等),并微熱得到CuCl沉淀,寫出向乙溶液加入N2H4(氧化產(chǎn)物為無毒氣體)的離子方程式:____________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如圖:

1)反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g) ΔH=551kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅲ:S(s)O2(g)=SO2(g) ΔH=297kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式:__。

2)對(duì)反應(yīng)Ⅱ,在某一投料比時(shí),兩種壓強(qiáng)下,H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。p2__p1(“>”“<”),得出該結(jié)論的理由是__

3I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑,可能的催化過程如下。將ii補(bǔ)充完整。

iSO24I-4H+=S↓2I22H2O

ii.I22H2O__=____2I-

4)探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)如下:分別將18mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

序號(hào)

A

B

C

D

試劑組成

0.4mol·L-1KI

amol·L-1KI

0.2mol·L1H2SO4

0.2mol·L-1H2SO4

0.2mol·L-1KI

0.0002molI2

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

溶液變黃,一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁

溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A

無明顯現(xiàn)象

溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A

BA的對(duì)比實(shí)驗(yàn),則a=__

②比較A、B、C,可得出的結(jié)論是__。

③實(shí)驗(yàn)表明,SO2的歧化反應(yīng)速率D>A。結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因:___。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】弱電解質(zhì)在水溶液中的電離狀況可以進(jìn)行定量計(jì)算和推測(cè)。

125℃時(shí)兩種酸的電離平衡常數(shù)如表所示。

①25℃時(shí),0.100 mol·L1NaA溶液中HOH、NaA、HA的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是: _______ pH8 NaA溶液中由水電離出的cOH)= _______ mol·L1。

②25℃時(shí),0.100 mol·L1NaHB溶液pH _______ 7,理由是 _______

③25℃時(shí),向0.100 mol·L1Na2B溶液中滴加足量0.100 mol·L1HA溶液,反應(yīng)的離子方程式為_______ 。

2)已知25℃時(shí),向0.100 mol·L1H3PO4溶液中滴加NaOH溶液,各含磷微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH變化的關(guān)系如圖所示。

①25℃pH3時(shí)溶液中cH3PO4∶cH2PO)=_______ 。

當(dāng)溶液pH1114時(shí),所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:_______ 。

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