【題目】錳酸鋰(LiMn2O4)是最早制得的具有三維鋰離子通道的正極材料。以MnSO4LiFePO4為原料制備錳酸鋰的流程如圖:

請回答下列問題:

1沉鐵過程所得濾渣為白色固體,其主要成分是___。

2K2S2O8S的化合價為+6價,則S2O82-中含過氧鍵的數(shù)目為__,反應器Ⅰ中發(fā)生反應的離子方程式__

3)反應器Ⅱ中反應溫度為600750℃。升溫到515℃時,開始有CO2產(chǎn)生,比碳酸鋰的分解溫度(723)低得多,可能的原因是___。

4)制得的錳酸鋰粗產(chǎn)品中混有LiMnO2,寫出在高溫條件下反應產(chǎn)生LiMnO2的化學方程式___;稱取一定量的錳酸鋰粗產(chǎn)品于錐形瓶中,加入稀硫酸充分溶解,滴入含0.14molNa2C2O4的標準溶液時恰好完全反應,同時生成0.19molMn2+,則錳酸鋰粗產(chǎn)品中LiMn2O4物質(zhì)的量分數(shù)為___。 (MnO2-、Mn2O4-被還為Mn2+)

【答案】FePO4 1 Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+4H++2SO42- MnO2作催化劑,降低了碳酸鋰分解反應的活化能,加快碳酸鋰分解 4MnO2+2Li2CO34LiMnO2+2CO2↑+O2 90%

【解析】

LiFePO4加入鹽酸和氯酸鈉浸取,浸取過程中亞鐵離子被氧化成鐵離子,之后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH,使Fe3+沉淀,得到的濾渣為白色固體,說明不是氫氧化鐵沉淀,根據(jù)元素守恒可知該沉淀應為FePO4,之后再加入飽和的碳酸鈉溶液得到碳酸鋰沉淀;MnSO4K2S2O8反應,Mn2+被氧化成MnO2生成沉淀析出,之后將MnO2Li2CO3混合反應得到錳酸鋰。

(1)該濾渣為白色固體,說明不是氫氧化鐵,根據(jù)元素守恒以及溶解度的大小關系,該沉淀應為FePO4;

(2)S2O82-中含負一價的氧原子數(shù)目為x,則有(+6)×2+(-2)(8-x)+(-1)x=-2解得x=2,兩個負一價氧原子間有一個過氧鍵,故過氧鍵數(shù)目為1;反應其IMn2+被氧化成MnO2,S2O82--1價的氧被還原成-2價,結合電子守恒和元素守恒可知方程式應為:Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+4H++2SO42-;

(3)MnO2作催化劑,降低了碳酸鋰分解反應的活化能,加快碳酸鋰分解;

(4)反應物為MnO2Li2CO3,產(chǎn)物有LiMnO2,說明該過程中Mn元素被還原,C元素已是最高價,不能被氧化,根據(jù)元素價態(tài)變化規(guī)律可知O元素被氧化成氧氣,結合電子守恒和元素守恒可知方程式應為:4MnO2+2Li2CO34LiMnO2+2CO2↑+O2;設粗產(chǎn)品中LiMnO2的物質(zhì)的量為x,LiMn2O4的物質(zhì)的量為y,根據(jù)元素守恒有x+2y=0.19mol;根據(jù)電子守恒有x+y×2=0.14mol×2,聯(lián)立解得y=0.09mol,x=0.01mol,則錳酸鋰粗產(chǎn)品中LiMn2O4物質(zhì)的量分數(shù)為=90%。

練習冊系列答案
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【題目】X、Y、ZW代表原子序數(shù)依次增大的四種短周期主族元素。它們滿足以下條件:①在元素周期表中,ZY、W均相鄰;②XY、W分別位于不同周期;③YZ、W三種元素的原子最外層電子數(shù)之和為17。下列說法錯誤的是

A. X、Y、Z能形成共價化合物

B. YZ元素的原子半徑大小順序為Y > Z

C. XY、Z之間形成的核外電子總數(shù)為10的微粒只有YX3X2Z

D. ZW元素的最簡單氫化物的沸點和穩(wěn)定性均為H2Z > H2W

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【題目】某有機物A的結構簡式如如圖。

1)請寫出該物質(zhì)的含氧官能團名稱__________________。

2)請寫出以下化學反應的方程式:

ANaOH溶液反應:__________

ANaHCO3溶液反應:__________

A在一定條件下跟Na反應:__________

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【題目】3molNO2氣體依次通入下列三個分別裝有足量①NaHCO3飽和溶液②濃H2SO4Na2O2的裝置后,用排水法把殘留氣體收集起來,則收集到的氣體是同溫、同壓下測定)

A.1molNOB.1mol NO20.05molO2

C.2mol NO2D.0.25mol NO2

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【題目】已知A、BC、D、E、F是含有同一種元素的化合物,其中F是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體,A B是汽車尾氣的主要成分,它們之間能發(fā)生如下反應:

;

白煙;

(1)寫出它們的化學式:A______,C______D______,F______

(2)寫出反應的化學方程式,并按要求填空:_______________________________,這個反應______屬于不屬于氧化還原反應;

(3)工業(yè)生產(chǎn)C的過程中有一步反應為F經(jīng)催化氧化生成B,寫出該步反應的化學方程式:________________________________

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【題目】科學家模仿植物的光合作用,開發(fā)出了利用太陽光、水及二氧化碳(CO2)合成甲烷(CH4)的人工光合系統(tǒng),其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是( )

A. GaN為負極,Cu為正極 B. 該裝置中只存在兩種能量的轉(zhuǎn)化

C. GaN電極的電極反應式為2H2O-4e-=4H++O2 D. 該裝置工作時,H+Cu電極移動

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【題目】目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇(CH3OH)。反應的化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),該反應的能量變化如圖所示:

(1)該反應是__反應(吸熱放熱”),判斷的理由是___。

(2)某溫度時,在體積為2L的密閉容器中,充入1molCO23molH2,測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示:

時間/min

0

2

5

10

15

n(CO2)/mol

1

0.85

0.7

0.25

0.25

從反應開始到5min末,用CO2表示的該反應的平均速率為__;反應達平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率為__;要提高此反應的速率,可以采取___措施(填寫2)。

(3)若維持(2)的條件不變,能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是__(填序號)。

A.v生成(CH3OH)=v消耗(CO2)

B.CO2H2CH3OH、H2O濃度相等的狀態(tài)

C.CO2H2CH3OH、H2O總物質(zhì)的量保持不變的狀態(tài)

D.CO2的轉(zhuǎn)化率保持不變的狀態(tài)

(4)依據(jù)原電池原理,將甲醇設計成燃料電池如圖:

a__(”);H+__極區(qū)向__極區(qū)遷移(用圖中字母填)b極上O2發(fā)生反應電極反應式為:__。

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【題目】NA代表阿伏加德羅常數(shù),下列說法正確的是()

A.1 mol硫單質(zhì)在過量氧氣中完全燃燒產(chǎn)生NASO3分子

B.5.4 g鋁單質(zhì)與足量NaOH溶液反應,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.6NA

C.標準狀況下,36 g H2O中含有氧原子數(shù)為1 mol

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【題目】以二氧化碳為原料制備尿素工藝被廣泛研究。其反應機理為:

反應Ⅰ:CO2(g)+2NH3(g)NH2COONH4(l) H1=-117.2 kJ·mol1

反應Ⅱ:NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(l) H2= +15.0 kJ·mol1

1)反應Ⅰ平衡常數(shù)K的表達式為_____________。

2)由CO2(g)和NH3(g)合成尿素NH2CONH2(l)的熱化學方程式是__________。

3)在恒容容器中按物質(zhì)的量之比12通入CO2NH3,下列不能說明合成尿素反應達平衡狀態(tài)的是_________。

A.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化

B.容器中氣體密度不再變化

C.NH3的體積分數(shù)不再變化

D.容器內(nèi)壓強不再變化

4)通過實驗發(fā)現(xiàn),其他條件不變時,改變NH3、CO2的物質(zhì)的量之比可增加尿素的產(chǎn)率,如圖為與尿素產(chǎn)率的關系曲線。通過曲線可知:______________過量對尿素產(chǎn)率的影響比較小。若在固定容器中按等于3.0通入CO2NH3,則合成尿素反應達平衡后,混合氣體中CO2的物質(zhì)的量分數(shù)為________(精確到0.1%)。

5)探究發(fā)現(xiàn),溫度、壓強、n(H2O)條件對合成尿素反應的影響如圖1、圖2,根據(jù)圖像回答下列問題:

①其他條件不變時,對于合成尿素的反應,若通入CO2物質(zhì)的量一定,按三種投料比[分別為 3.0、3.5、4.0]投料時,得到如圖1的橫軸對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的影響曲線。曲線A對應的投料比是________。

②圖2a、bc、d 四條曲線中的兩條代表壓強分別為20 MPa25 MPaCO2平衡轉(zhuǎn)化率曲線,其中表示20MPa的是_________(填字母)。在實際生產(chǎn)中采用圖2M點而不是N點對應的反應條件,運用化學反應速率和平衡知識,同時考慮生產(chǎn)實際,說明選擇該反應條件的主要原因是________

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