磷酸亞鐵鋰LiFePO4是一種新型汽車鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石LiAl(SiO32(含少量Ca2+、Mg2+的鹽)、碳粉等原料來生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如下:

已知:2LiAl(SiO32 + H2SO4(濃)  Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓

溫度/℃
20
40
60
80
溶解度(Li2CO3)/g
1.33
1.17
1.01
0.85
溶解度(Li2SO4)/g
34.2
32.8
31.9
30.7
 
(1)從濾渣Ⅰ中可分離出Al2O3,如下圖所示。請寫出生成沉淀的離子方程式         。

(2)濾渣Ⅱ的主要成分是:            (填化學(xué)式)。
(3)向濾液Ⅱ中加入飽和Na2CO3溶液,過濾后,用“熱水洗滌”的原因是             
                                                                 。
(4)寫出在高溫下生成磷酸亞鐵鋰的化學(xué)方程式                        
(5)磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為:FePO4+LiLiFePO4,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li。試寫出該電池放電時的正極反應(yīng):                            。若用該電池電解飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極),當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時,該電池消耗鋰的質(zhì)量為                 

(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+   (2分)
(2)Mg(OH)2、CaCO3(共4分,對一個得2分,答錯不得分,但不倒扣分)
(3)Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減少Li2CO3的損失(2分)
(4)2FePO4+ Li2CO3+2C  2LiFePO4+3CO↑(2分)
(5)FePO4+Li++e-=LiFePO4(2分);1.4g(2分)

解析試題分析:(1)由已知化學(xué)方程式可知,濾渣Ⅰ的主要成分是Al2O3·4SiO2·H2O,要通過灼燒沉淀生成氧化鋁,故沉淀為氫氧化鋁,則必須加入過量的弱堿,如氨水;(2)鋰輝石LiAl(SiO32(含少量Ca2+、Mg2+的鹽),故用氫氧化鈉先中和過量的濃硫酸,再調(diào)高pH值,使鎂離子變成氫氧化鎂沉淀析出,鈣離子則通過加入碳酸鈉,生成碳酸鈣沉淀析出,故濾渣Ⅱ的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3;(3)由表中數(shù)據(jù)可知,Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,故通過熱水洗滌可減少碳酸鋰的損失;(4)因加入過量碳粉,故碳粉必定不能完全反應(yīng),因此生成一氧化碳,而非二氧化碳,根據(jù)得失電子守恒進(jìn)行配平;(5)電池放電時,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為FePO4+Li++e-=LiFePO4;當(dāng)電解飽和食鹽水時,陽極為氯離子在放電,產(chǎn)生氯氣,陰極為氫離子在放電,產(chǎn)生氫氣,當(dāng)兩極共有4480mL氣體產(chǎn)生,即0.1mol氯氣和0.1mol氫氣,轉(zhuǎn)移0.2mol電子,相當(dāng)于消耗0.2mol的鋰,質(zhì)量為1.4g。
考點:化學(xué)與化工生產(chǎn)
點評:化工生產(chǎn)跟人類的生活息息相關(guān),它是化學(xué)在現(xiàn)實生活中的最有用的應(yīng)用,近年來化工生產(chǎn)在高考中的分量逐漸增大,考生在備考過程中應(yīng)注意聯(lián)系實際,學(xué)以致用。難度較大。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

鋼鐵工業(yè)對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起了重要作用。
(1)煉鐵高爐分為五部分,鐵礦石與高溫煤氣主要在________部分發(fā)生反應(yīng),在________部分開始生成生鐵和爐渣。
(2)煉鋼時,除磷的化學(xué)方程式為____________________;加入硅、錳和鋁的目的是________________________。
(3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹________(填“前”或“后”)加入,原因是______________________。
(4)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中,尾氣中均含有的主要污染物是________。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮,上述尾氣經(jīng)處理可用作________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

碳酸鋰廣泛應(yīng)用與陶瓷和醫(yī)藥等領(lǐng)域,以鋰輝石(主要成分為LiAlSi2O6)為原材料制備Li2CO3的工藝流程如下:

已知:①2LiAlSi2O6+H2SO4(濃) Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時,溶液的PH分別為3.2、4.7、9.0和11.1
③某些物質(zhì)的溶解度(S)如右表
請回答下列問題:
(1)鋰輝石用濃硫酸浸取之前要粉碎成細(xì)顆粒的目的是                                  
(2)濾液a中含有Li+、SO42-,另含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+ 、Ca2+、Na+等雜質(zhì),步驟Ⅱ需在攪拌下加入石灰石以調(diào)節(jié)溶液的pH到6.0~6.5,此時沉淀的雜質(zhì)離子有                            。
(3)步驟Ⅱ在濾液a中加入的除雜劑依次為適量的H2O2溶液,石灰乳和Na2CO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有                                                             
(4)步驟Ⅲ中加入飽和Na2CO3溶液過濾后需要用熱水洗滌的原因是                           。
(5)從濾液c中可回收的主要物質(zhì)是                                                     。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn),其生產(chǎn)工藝如下:

主要反應(yīng)為:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH = 2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH。
(1)寫出反應(yīng)①的離子方程式:                                            。
(2)從“混合物II”中分離出K2FeO4后,會有副產(chǎn)品,它們都是重要的化工產(chǎn)品,其中一種在工業(yè)上用作氯堿工業(yè)原料的物質(zhì)是        。
(3)反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響。圖Ⅰ為不同的溫度下,F(xiàn)e(NO3)3不同質(zhì)量濃度對K2FeO4生成率的影響;圖Ⅱ為一定溫度下,F(xiàn)e(NO3)3質(zhì)量濃度最佳時,NaClO濃度對K2FeO4生成率的影響。

圖Ⅰ                                  圖Ⅱ
根據(jù)上圖分析:工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為               ℃,此時Fe(NO3)3與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為                         。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

用石灰乳、石灰氮(CaCN2)和煉廠氣(含H2S)反應(yīng),既能凈化尾氣,又能獲得應(yīng)用廣泛的CS(NH2)2(硫脲),其部分工藝流程如下:

(1)高溫下,H2S存在下列反應(yīng):2H2S(g) 2H2(g)+S2(g),其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。
(2)用石灰乳吸收H2S制取Ca(HS)2需要在低溫下進(jìn)行,其原因是         ;過濾得到的濾渣可再利用,濾渣的主要成分是          (填化學(xué)式)。
(3)合成硫脲需長時間攪拌,并在較高溫度(80℃-85℃)下進(jìn)行,其目的是      。
Ca(HS)2與CaCN2在水溶液中合成硫脈的化學(xué)方程式為                            。
(4)化合物X與硫脲互為同分異構(gòu)體,X加入FeCl3溶液中,溶液顯紅色,X的化學(xué)式為         

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

回收再利用鍺產(chǎn)品加工廢料,是生產(chǎn)GeO2的重要途徑,其流程如下圖。

(1)Ge2+與氧化劑H2O2反應(yīng)生成Ge4+,寫出該反應(yīng)的離子方程式                   。
(2)蒸餾可獲GeCl4,在此過程中加入濃鹽酸的原因是                         。
(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,化學(xué)方程式為                     。溫度對GeCl4的水解率產(chǎn)生的影響如圖1所示,其原因是該水解反應(yīng)ΔH      0(“>”或“<”)。為控制最佳的反應(yīng)溫度,實驗時可采取的措施為            水浴。

A.用冰水混合物 B.49℃水浴  C.用冰鹽水
(4)已知Ge的單質(zhì)和化合物性質(zhì)與Al的相似,試用離子方程式表示在pH>8的溶液中GeO2逐漸溶解時發(fā)生的反應(yīng)                           。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

工業(yè)上用重晶石(BaSO4)制備BaCO3的常用方法主要有高溫鍛燒還原法、沉淀轉(zhuǎn)化法等。高溫煅燒還原法的工藝流程可簡單的表示如下:

(1)若“煅燒”時產(chǎn)生一種有毒的還原性氣體,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
(2)工業(yè)上煅燒重晶石礦粉時,為使BaSO4得到充分的還原和維持及應(yīng)所需的高溫,應(yīng)采取的措施是______。
a.加人過量的炭,同時通入空氣  b.設(shè)法將生成的BaS及時移出
(3)在第一次過濾后洗滌,檢驗是否洗滌干凈的試劑最好是______。
(4)沉淀轉(zhuǎn)化法制備BaCO3可用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3
BaSO4 (s)+CO32(aq)BaCO3(s)+SO42(aq)
則:①在實驗室將少量BaSO4固體全部轉(zhuǎn)化為BaCO3的實驗操作方法與步驟為______。
②與高溫煅燒還原法相比,沉淀轉(zhuǎn)化法的優(yōu)點主要有______。
③已知:Ksp(BaCO3)=2.40×109,Ksp(BaSO4)=1.20×1010。現(xiàn)欲用沉淀轉(zhuǎn)化法將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______。如用1.00 L 0. 210 mol ? L1 Na2CO3溶液處理,試計算BaSO4被轉(zhuǎn)化的質(zhì)量______(要有計算過程,結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

尿素是第一個人工合成的有機(jī)物,下列關(guān)于尿素的敘述不正確的是   (  )。

A.尿素是一種氮肥
B.尿素是人體新陳代謝的一種產(chǎn)物
C.尿素能發(fā)生水解反應(yīng)
D.尿素是一種酸性物質(zhì)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

在接觸法產(chǎn)生H2SO4的過程中,對“廢氣、廢水、廢渣、廢熱”的處理正確的是(  )
①廢氣用氨水處理 ②污水用石灰乳處理、蹚U渣用來造水泥或煉鐵 ④設(shè)置“廢熱”鍋爐產(chǎn)生蒸氣來供熱或發(fā)電

A.只有①②B.只有①③④C.只有①②③D.全部

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同步練習(xí)冊答案