【題目】磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是新能源汽車的動力電池之一。廢舊電池正極片(磷酸亞鐵鋰、炭黑和鋁箔等)可再生利用,其工藝流程如下:
已知:碳酸鋰在水中的溶解度,0℃時(shí)為1.54g,90℃時(shí)為0.85g,100℃時(shí)為0.71g。
(1)上述流程中至少需要經(jīng)過______次過濾操作。
(2)“氧化”發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________;若用HNO3代替H2O2不足之處是_____。
(3)①已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。常溫下,在Fe(OH)3懸濁液中,當(dāng)溶液的pH=3.0時(shí),F(xiàn)e3+的濃度為________mol/L。
②實(shí)際生產(chǎn)過程中,“調(diào)節(jié)pH”生成沉淀時(shí),溶液pH與金屬元素的沉淀百分率(ω)的關(guān)系如下表:
pH | 3.5 | 5.0 | 6.5 | 8.0 | 10.0 | 12.0 |
ω(Fe)/% | 66.5 | 79.2 | 88.5 | 97.2 | 97.4 | 98.1 |
ω(Li)/% | 0.9 | 1.3 | 1.9 | 2.4 | 4.5 | 8.0 |
則最佳的沉淀pH=________。
(4)“沉鋰" 時(shí)的溫度應(yīng)選(填標(biāo)號)______為宜,并用___洗滌(填“熱水" 或“冷水")。
a.90℃ b.60 ℃ c.30 ℃ d.0 ℃
(5)磷酸亞鐵鋰電池在工作時(shí),正極發(fā)生LiFePO4和FePO4的轉(zhuǎn)化,該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為________。
(6)工業(yè)上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高溫焙燒制備 LiFePO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________
【答案】5 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 產(chǎn)生氮的氧化物,污染空氣 2.6×10-6 8 a 熱水 FePO4+e-+Li+=LiFePO4 2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑
【解析】
由已知廢舊電池正極片為磷酸亞鐵鋰、炭黑和鋁箔等,加氫氧化鈉溶液后,鋁箔溶解,通過過濾除去含鋁的溶液,濾渣加入硫酸,溶解磷酸亞鐵鋰,炭黑不溶,再過濾除去炭黑,濾液中加入H2O2,氧化Fe2+生成Fe3+,加入NaOH和NH3·H2O調(diào)節(jié)pH,使Fe3+變成Fe(OH)3沉淀。過濾后除去沉淀,濾液中加入碳酸鈉,碳酸鋰在水中的溶解度很小,把易容的硫酸鋰轉(zhuǎn)化為微溶的碳酸鋰即可。
(1)根據(jù)上述分析可知上述流程中至少需要經(jīng)過5次過濾操作。答案:5。
(2)H2O2具有強(qiáng)氧化性,可以把Fe2+氧化生成Fe3+,此反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;若用HNO3代替H2O2容易產(chǎn)生具有污染性的氮的氧化物氣體。答案:H2O2+ 2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;產(chǎn)生氮的氧化物,污染空氣;
(3)①pH=3.0時(shí),c(H+)=1.0×10-3 mol/L,c(OH-)=1.0×10-11mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,所以c(Fe3+)=2.6×10-39/(1.0×10-11)3 mol/L =2.6×10-6 mol/L;答案:2.6×10-6。
②由圖表數(shù)據(jù)分析可知pH=8時(shí),鐵元素的沉淀率較高,鋰元素?fù)p失量較小,故應(yīng)調(diào)節(jié)pH=8沉淀最佳;答案:8;
(4)因?yàn)樘妓徜囋谒械娜芙舛龋?/span>0℃時(shí)為1.54g,90℃時(shí)為0.85g,100℃時(shí)為0.71g。90℃ 反應(yīng)速率較快,而碳酸鋰溶解度很小,所以“沉鋰"時(shí)的溫度應(yīng)選90℃為宜,并用熱水洗滌。答案:a、熱水。
(5)磷酸亞鐵鋰電池在工作時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),所以是FePO4得電子生成,該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為FePO4+e-+Li+=LiFePO4;答案:FePO4+e-+Li+=LiFePO4。
(6)用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高溫焙燒制備LiFePO4,根據(jù)元素守恒即可得到化學(xué)方程式為:2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑;答案:2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硝酸工業(yè)生產(chǎn)中常用純堿溶液吸收排出的氮氧化物廢氣,廢氣中只含有NO、NO2兩種氣體。將一定量廢氣通入到足量的Na2CO3溶液中被完全吸收,溶液中生成的NO3-、NO2-兩種離子的物質(zhì)的量與廢氣中NO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x變化關(guān)系可用圖所示。已知溶液中可發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):
①NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2;
②2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
下列說法正確的是
A.圖中線段a表示NO3-離子
B.隨x值增大,溶液中n(NO3-)+n(NO2-)增大
C.x=0.6時(shí),反應(yīng)中可收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2 44.8 L
D.若測得所得溶液中n(NO3-)為0.5 mol,則x值為0.75
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】圖中,固體A是鐵銹的主要成分。
請回答:
(1)固體C的化學(xué)式是___,上述框圖中體現(xiàn)了SO2的___(填“氧化性”、“還原性”或“漂白性”)。
(2)寫出A→B的化學(xué)方程式___。
(3)寫出D→E的離子方程式___。
(4)若通入的SO2是足量的,請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)“溶液D”中的金屬陽離子___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】霧霾的形成與汽車尾氣和燃煤有直接的關(guān)系,新近出版的《前沿科學(xué)》雜志刊發(fā)的中國環(huán)境科學(xué)研究院研究員的論文《汽車尾氣污染及其危害》,其中系統(tǒng)地闡述了汽車尾氣排放對大氣環(huán)境及人體健康造成的嚴(yán)重危害。
(1)用SO2氣體可以消除汽車尾氣中NO2, 已知NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。一定條件下,將NO2與SO2以物質(zhì)的量比1∶2置于體積為1L 密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),測得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6,則平衡常數(shù)K=____。
(2)目前降低尾氣中的NO和CO可行方法是在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器。NO和CO在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應(yīng):2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-a kJ·mol-1。在25℃和101kPa下,將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中,反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示:
①有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率為________。
②20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致CO濃度減小,則改變的條件可能是_____(選填序號)。
a.縮小容器體積 b.增加CO的量 c.降低溫度 d.?dāng)U大容器體積
(3)消除汽車尾氣中NO2也可以用CO,已知2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-b kJ·mol-1;CO的燃燒熱△H=-c kJ·mol-1。寫出消除汽車尾氣中NO2的污染時(shí),NO2與CO的反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 ____________________。
(4)已知NH3·H2O的Kb=2.0 ×10-5
①求0.10 mol/L的 NH3·H2O的c(OH-)=______________mol/L
②若向其中加入固體NH4Cl,使c(NH4+)的濃度達(dá)到0.20 mol/L,則c(OH-)=______mol/L。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】釩(V)為過渡元素,可形成多價(jià)態(tài)化合物,全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能系統(tǒng),工作原理如下圖:
已知:
離子種類 | VO2+ | VO2+ | V3+ | V2+ |
顏色 | 黃色 | 藍(lán)色 | 綠色 | 紫色 |
(1)全釩液流電池放電時(shí)V2+發(fā)生氧化反應(yīng),該電池放電時(shí)總反應(yīng)式是_______
(2)當(dāng)完成儲能時(shí),正極溶液的顏色是 __________
(3)質(zhì)子交換膜的作用是_________
(4)含釩廢水會造成水體污染,對含釩廢水(除VO2+外,還含Fe3+等)進(jìn)行綜合處理可實(shí)現(xiàn)釩資源的回收利用,流程如下:
已知溶液酸堿性不同釩元素的存在形式不同:
釩的化合價(jià) | 酸性 | 堿性 |
+4價(jià) | VO2+ | VO(OH)3- |
+5價(jià) | VO2+ | VO43- |
①濾液中釩元素的主要存在形式為_______
②濾渣在空氣中由灰白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色,用化學(xué)用語表示加入NaOH后生成沉淀的反應(yīng)過程_______________、____________。
③萃取、反萃取可實(shí)現(xiàn)釩的分離和富集,過程可簡單表示為(HA為有機(jī)萃取劑):
萃取時(shí)必須加入適量堿,其原因是 __________
④純釩可由熔鹽電解法精煉,粗釩(含雜質(zhì))作____極。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】甲、乙、丙三種有機(jī)化合物的鍵線式如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A. 甲、乙的化學(xué)式均為C8H14
B. 乙的二氯代物共有7種(不考慮立體異構(gòu))
C. 丙的名稱為乙苯,其分子中所有碳原子可能共平面
D. 甲、乙、丙均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1).向純堿溶液中滴入酚酞溶液,①觀察到的現(xiàn)象是__________________,原因是_______(用離子方程式表示)。
②若微熱溶液,觀察到的現(xiàn)象是__________________,原因是____________________。
(2).在一定溫度下,向AgI的飽和溶液中:(填“增大”、“減小”或“不變”)
① 若加入AgNO3固體,c(I-)__________。
② 若加入更多的AgI固體,則c(Ag+)__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( )
A. 14g乙烯和丙烯的混合物中極性鍵數(shù)目為2NA
B. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,與在光照條件下反應(yīng)生成HCl分子數(shù)為
C. 容器中2molNO與1molO2充分反應(yīng),產(chǎn)物的分子數(shù)為2NA
D. 電解精煉銅時(shí)陽極減輕32 g,電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目一定為NA
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