【題目】工業(yè)上以鋰輝石為原料生產(chǎn)碳酸鋰的部分工業(yè)流程如圖所示:
已知:
①鋰輝石的主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2,其中含少量Ca、Mg元素。
②Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4(濃)Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O。
③某些物質(zhì)的溶解度(S)如下表所示:
回答下列問(wèn)題:
(1)從濾渣1中分離出Al2O3的流程如下所示:
寫(xiě)出生成沉淀的離子方程式:___。
(2)已知濾渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向?yàn)V液1中加入石灰乳的作用是___(運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡(jiǎn)述)。
(3)最后一個(gè)步驟中,用“熱水洗滌”的理由是___。
(4)工業(yè)上,將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下:
a.將Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽(yáng)極液,LiOH溶液作陰極液,兩者用離子選擇性透過(guò)膜隔開(kāi),用惰性電極電解。
b.電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱,過(guò)濾、烘干得高純Li2CO3。
①a中電解時(shí)所用的是___(填“陽(yáng)離子交換膜”或“陰離子交換膜”)。
②電解后,LiOH溶液濃度增大的原因是___。
b中生成Li2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。
(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+,寫(xiě)出該電池放電時(shí)的正極反應(yīng):___。
【答案】Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+ Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Mg2+與OH-結(jié)合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,導(dǎo)致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀 Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小 陽(yáng)離子交換膜 陰極氫離子放電,鋰離子向陰極移動(dòng) 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓ +2H2O+NH3↑ FePO4+Li++e-===LiFePO4
【解析】
由工業(yè)流程圖可知,鋰輝石經(jīng)過(guò)研磨、加熱、酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁和不溶的二氧化硅,過(guò)濾得到濾液1和含有二氧化硅的濾渣1,向?yàn)V液1中加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值后,再加入碳酸鈉溶液,以增加溶液中Ca2+、OH-的濃度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成濾渣2,向?yàn)V液2中加入飽和碳酸鈉溶液,反應(yīng)生成碳酸鋰沉淀,過(guò)濾、熱水洗滌的原因是Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,可減少Li2CO3的損失,得到最終產(chǎn)物碳酸鋰,據(jù)此分析解答。
(1)據(jù)已知信息①可知濾渣1中含有氧化鋁和二氧化硅,氧化鋁是兩性氧化物,而二氧化硅是酸性氧化物,因此首先用鹽酸溶解濾渣1,過(guò)濾后得到二氧化硅和氯化鋁的溶液。向?yàn)V液中通入足量的氨氣即可生成氫氧化鋁,灼燒氫氧化鋁即可得到氧化鋁,生成沉淀的離子方程式為Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+,故答案為:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+;
(2)石灰乳中存在氫氧化鈣的溶解平衡Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Mg2+與OH-結(jié)合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,導(dǎo)致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀,而鈣離子與碳酸根結(jié)合生成碳酸鈣沉淀,故答案為:Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Mg2+與OH-結(jié)合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,導(dǎo)致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀;
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,因此最后一個(gè)步驟中,用“熱水洗滌”可以減少固體溶解而造成的損失,故答案為:Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減;
(4)①電解池中陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),陰極氫離子放電,產(chǎn)生氫氧根離子,而鋰離子向陰極移動(dòng),故a中電解時(shí)所用的是陽(yáng)離子交換膜,故答案為:陽(yáng)離子交換膜;
②陰極得到電子,則溶液中的氫離子放電,由于陰極氫離子放電,產(chǎn)生氫氧根離子,而鋰離子向陰極移動(dòng),所以電解后,LiOH溶液濃度增大。根據(jù)原子守恒可判斷LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱,除得到高純Li2CO3外還有氨氣和水生成,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓+2H2O+NH3↑,故答案為:陰極氫離子放電,鋰離子向陰極移動(dòng);2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓+2H2O+NH3↑;
(5)根據(jù)原電池的工作原理,正極上發(fā)生還原反應(yīng),得到電子,因此FePO4在正極上發(fā)生反應(yīng),即正極反應(yīng)式為FePO4+Li++e-===LiFePO4,故答案為:FePO4+Li++e-===LiFePO4。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】H2(g)和I2(g)、H2(g)和I2(s)以及HI(g)的能量高低如圖所示,下列判斷錯(cuò)誤的是( )
A.1molH2(g)和1molI2(g)的能量總和高于2molHI(g)的能量
B.I2(g)→I2(s)+QkJ(Q>0)
C.H2(g)+I2(g)→2HI(g)+9.3kJ
D.H2(g)+I2(s)→2HI(g)+53.0kJ
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】近年來(lái),對(duì)“霧霾”的防護(hù)與治理成為越來(lái)越重要的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題。霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物這三項(xiàng)組成。
(1)機(jī)動(dòng)車的尾氣是霧霾形成的原因之一,近幾年有人提出利用選擇性催化劑讓汽油中揮發(fā)出來(lái)的C3H6催化還原尾氣中的NO氣體,請(qǐng)寫(xiě)出該過(guò)程的化學(xué)方程式:__________
(2)到了冬季,我國(guó)北方燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣也是霧霾的主要來(lái)源之一。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將煤炭在O2/CO2的氣氛下燃燒,發(fā)現(xiàn)能夠降低燃煤時(shí)NO的排放,主要反應(yīng)為:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH
若① N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1= +180.5 kJmol-1
② CO(g)C(s)+1/2O2(g) ΔH2= +110.5 kJmol-1
③ C (s)+O2(g) CO2(g) ΔH3= -393.5 kJmol-1
則ΔH=_____________kJmol-1。
(3)燃煤尾氣中的SO2用NaOH溶液吸收形成NaHSO3溶液,在pH為4~7之間時(shí)電解,硫元素在鉛陰極上被電解還原為Na2S2O4。Na2S2O4俗稱保險(xiǎn)粉,廣泛應(yīng)用于染料、印染、造紙、食品工業(yè)以及醫(yī)學(xué)上。這種技術(shù)是最初的電化學(xué)脫硫技術(shù)之一。請(qǐng)寫(xiě)出該電解反應(yīng)中陰極的電極方程式:______________________________________。
(4)SO2經(jīng)過(guò)凈化后與空氣混合進(jìn)行催化氧化后制取硫酸或者硫酸銨,其中SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1MPa條件下,往一密閉容器通入SO2和O2(其中n(SO2):n(O2)=2:1),測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間如圖所示:
①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:K=__________________。
②圖中A點(diǎn)時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率為________________
③計(jì)算SO2催化氧化反應(yīng)在圖中B點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K=_______________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
④若在T2℃,其他條件不變的情況下測(cè)得壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示,則T1____T2(填“>”、“<”、“=”);其中C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vc(正)與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA(逆)的大小關(guān)系為vc(正) ____vA(逆) (填“>”、“<”、“=”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細(xì)α-氧化鋁,既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質(zhì)SiO2、FeO、Fe2O3),其制備實(shí)驗(yàn)流程如圖:
(1)鋁灰中氧化鋁與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。
(2)圖中“濾渣”的主要成分為___(填化學(xué)式)。加30%的H2O2溶液發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(3)驗(yàn)證“沉鐵”后,溶液中是否還含有鐵離子的操作方法為___。
(4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應(yīng)為4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O。將產(chǎn)生的氣體通過(guò)如圖所示的裝置。
①集氣瓶中收集到的氣體是___(填化學(xué)式)。
②足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質(zhì)除大部分H2O(g)外還有__(填化學(xué)式)。
③KMnO4溶液褪色(MnO4-還原為Mn2+),發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為___。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向濕法煉鋅的電解液中同時(shí)加入Cu和CuSO4,可生成CuCl沉淀除去Cl-,降低對(duì)電解的影響,反應(yīng)原理如下:
Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq) △H1=akJ·mol-1
Cl-(aq)+Cu+(aq)CuCl(s) △H2=bkJ·mol-1
實(shí)驗(yàn)測(cè)得電解液pH對(duì)溶液中殘留c(Cl-)的影響如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.增加銅單質(zhì)的量,有利于Cl-的去除
B.溶液pH越大,Ksp(CuCl)增大
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,增大c(Cu2+),c(Cl-)減小
D.Cu(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)CuCl(s)的△H=(a+2b)kJ·mol-1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】無(wú)水MgBr2可用作催化劑。實(shí)驗(yàn)室采用鎂屑與液溴為原料制備無(wú)水MgBr2,裝置如圖所示,主要步驟如下:
步驟1:三頸瓶中裝入10g鎂屑和150mL無(wú)水乙醚;裝置B中加入15mL液溴。
步驟2:緩慢通入干燥的氮?dú),直至溴完全?dǎo)入三頸瓶中。
步驟3:反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫,過(guò)濾,濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中,冷卻至0℃,析出晶體,再過(guò)濾,得到三乙醚合溴化鎂粗品。
步驟4:常溫下用苯溶解粗品,冷卻至0℃,析出晶體,過(guò)濾,洗滌,得到三乙醚合溴化鎂,加熱至160℃分解得到無(wú)水MgBr2產(chǎn)品。
已知:
①Mg和Br2反應(yīng)劇烈放熱;MgBr2具有強(qiáng)吸水性。
②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5。
回答下列問(wèn)題:
(1)裝置中無(wú)水氯化鈣的作用是___。實(shí)驗(yàn)中不能用干燥的空氣代替干燥的N2,原因是___。
(2)如將裝置B改為裝置C,可能會(huì)導(dǎo)致的后果是___。
(3)裝置中使用球形冷凝管的目的是___。
(4)步驟4中用苯溶解粗品,除去產(chǎn)品中的___雜質(zhì)。
(5)為測(cè)定產(chǎn)品的純度,可用EDTA(簡(jiǎn)寫(xiě)為Y4-)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,反應(yīng)的離子方程式為Mg2++Y4-=MgY2-。
①滴定前潤(rùn)洗滴定管的操作方法是___。
②測(cè)定前,選稱取0.2500g無(wú)水MgBr2產(chǎn)品,溶解后,用0.0500mol·L-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液26.50mL,則測(cè)得無(wú)水MgBr2產(chǎn)品的純度是___(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】Ⅰ.氨是一種重要的化工原料,某學(xué)習(xí)小組欲制取氨氣并探究其性質(zhì)。請(qǐng)回答:
(1)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式是____。
(2)如圖一是進(jìn)行氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置,引發(fā)噴泉后氨氣使燒杯中溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色,其原因是(用電離方程式表示)____。
(3)該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖二所示的實(shí)驗(yàn)裝置(部分夾持儀器未畫(huà)出),探究氨氣的還原性并檢驗(yàn)產(chǎn)物。
①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:黑色CuO變?yōu)榧t色;白色無(wú)水CuSO4粉末變?yōu)樗{(lán)色;同時(shí)生成一種無(wú)色氣體,該氣體無(wú)污染。請(qǐng)寫(xiě)出氨氣與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式___。
②堿石灰的作用是________。
③該裝置存在明顯缺陷,請(qǐng)指出存在的問(wèn)題______。
Ⅱ.3.2g Cu與30mL,8mol/L過(guò)量HNO3反應(yīng),硝酸的還原產(chǎn)物為NO,NO2,反應(yīng)后溶液中所含H+為a mol,則:①此時(shí)溶液中所含的NO為_____ mol。
②所生成的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為_______L。(以上結(jié)果均用含a的代數(shù)式表示)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在密閉容器中的一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng):xA(g)+yB(?) zC(g);平衡時(shí)測(cè)得A的濃度為0.45 mol/L,保持溫度不變,將容器的容積壓縮到原來(lái)的一半,再達(dá)平衡時(shí),測(cè)得A的濃度增大為0.9 mol/L。下列有關(guān)判斷正確的是
A. 各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)一定滿足:x+y=z
B. 若B為氣體,壓縮后B的體積分?jǐn)?shù)增大,轉(zhuǎn)化率降低
C. 無(wú)論B為固體或氣體,壓縮后B的質(zhì)量都不會(huì)改變
D. 壓縮時(shí),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),且正、逆反應(yīng)速率都增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知碳碳單鍵可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:的烴,下列說(shuō)法正確的是( )
A.分子中至少有9個(gè)碳原子處于同一平面上
B.分子中至少有11個(gè)碳原子處于同一平面上
C.分子中至少有16個(gè)碳原子處于同一平面上
D.該烴屬于苯的同系物
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