【題目】鈷鐵氧體(CoFe2O4)不僅是重要的磁性材料、磁致伸縮材料,還是重要的鋰離子電池負極材料。工業(yè)上,可以由廢舊鋰鈷電池正極材料(主要含FeAl、硅等雜質(zhì))回收鈷,再用電化學(xué)法制得CoFe2O4。其流程如圖所示(過程中所加試劑均足量)

Ⅰ.廢舊電池中鈷的回收

1)寫出過程②中LiCoO2H2O2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________________。

2)過程③Na2CO3的主要作用為__________________。

Ⅱ.電解法制得鈷鐵合金

3)配制0.050molL1FeSO40.025molL1CoSO4的混合溶液,用銅作陰極、石墨作陽極進行電解,獲得CoFe2合金。陰極的電極方程式為:___________

Ⅲ.陽極氧化法制得鈷鐵氧體

4)以1.500molL1NaOH溶液作電解液,純凈的鈷鐵合金(CoFe2)作陽極進行電解,在陽極上獲得CoFe2O4薄膜。該電解過程的化學(xué)方程式為__________________________。

5)當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時,陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g,與理論值不符,其原因可能為_______________。

6)由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實意義在于:_____(寫一條即可)。

【答案】2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=2CoSO4+O2↑+ Li2SO4+4H2O 調(diào)節(jié)pH,使Fe3+沉淀分離 Co2++2Fe2++6e-=CoFe2 CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2 電極上同時生成了CoFe的氫氧化物 合理利用廢棄物;變廢為寶;減少重金屬污染

【解析】

⑴過程LiCoO2H2O2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈷、硫酸鋰和氧氣。

⑵過程中含有鐵雜質(zhì),因此在過程中主要通過調(diào)節(jié)溶液的pH值除去鐵雜質(zhì)。

⑶陰極上銅離子和亞鐵離子失去電子變?yōu)?/span>CoFe2合金。

⑷純凈的鈷鐵合金(CoFe2)和水在陽極進行電解得到CoFe2O4薄膜。

⑸當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時,應(yīng)該有0.2mol氧,即質(zhì)量為3.2g,陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g,與理論值不符,其原因可能為鐵和鈷生成氫氧化物。

⑹由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實意義在于:合理利用廢棄物;變廢為寶;減少重金屬污染。

⑴過程LiCoO2H2O2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈷、硫酸鋰和氧氣,其化學(xué)方程式2LiCoO2+ H2O2 +3H2SO4=2CoSO4+O2↑+ Li2SO4+4H2O,故答案為:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 = 2CoSO4 +O2↑+ Li2SO4+4H2O。

⑵過程中含有鐵雜質(zhì),因此在過程中主要除去鐵雜質(zhì),通過調(diào)節(jié)溶液的pH值,過程③Na2CO3的主要作用為調(diào)節(jié)pH,使Fe3+沉淀分離,故答案為:調(diào)節(jié)pH,使Fe3+沉淀分離。

⑶配制0.050molL1FeSO40.025molL1CoSO4的混合溶液,用銅作陰極、石墨作陽極進行電解,獲得CoFe2合金,陰極上銅離子和亞鐵離子失去電子變?yōu)?/span>CoFe2合金,其電極方程式為:Co2++2Fe2++6e-=CoFe2,故答案為:Co2++2Fe2++6e-=CoFe2。

⑷以1.500molL1NaOH溶液作電解液,純凈的鈷鐵合金(CoFe2)作陽極進行電解,在陽極上獲得CoFe2O4薄膜。該電解過程的化學(xué)方程式為CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2,故答案為:CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2

⑸當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時,應(yīng)該有0.2mol氧,即質(zhì)量為3.2g,陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g,與理論值不符,其原因可能為鐵和鈷生成氫氧化物,故答案為:電極上同時生成了CoFe的氫氧化物。

⑹由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實意義在于:合理利用廢棄物;變廢為寶;減少重金屬污染,故答案為:合理利用廢棄物;變廢為寶;減少重金屬污染。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】為除去括號內(nèi)的雜質(zhì),所選用的試劑或方法不正確的是

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【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù),下列敘述正確的是( )

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D.配制物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L-1MgCl2溶液,需MgCl2 47.5 g

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【題目】25℃時,改變0.1mol/LRCOOH溶液的pH,溶液中RCOOH、RCOO-的微粒分布分數(shù)a(X)= c(X)/[c(RCOOH)+c(RCOO-)];甲酸(HCOOH)與丙酸(CH3CH2COOH)中酸分子的分布分數(shù)與pH的關(guān)系如圖所示。

下列說法正確的是

A. 丙酸的酸性比甲酸強

B. CH3CH2COOHCH3CH2COO-+H+lgK=-4.88

C. 0.1mol/L甲酸溶液的pH=2.33,則0.01mol/L甲酸溶液的pH=3.33

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【題目】常見元素AB、M組成的四種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng):甲+=+丁,其中甲由AM組成,乙由BM組成,丙中只含有M。

1)若甲為淡黃色固體,乙和丙均為常溫下的無色無味氣體。則甲中含有的化學(xué)鍵類型是___;常溫下丁溶液顯___性(填),原因是____(用離子方程式表示);

2)若丁為能使品紅褪色的無色氣體,丁與水反應(yīng)生成戊,丙為常見紅色金屬,化合物甲、乙中原子個數(shù)比均為1∶2M均顯+1價),原子序數(shù)B大于A;卮鹣铝袉栴}:

寫出加熱條件下上述生成丙的化學(xué)方程式____

已知常溫下弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下:一水合氨,戊:,。若一水合氨與丁恰好完全反應(yīng)生成酸式鹽,則濃度為的該鹽溶液pH___7(填“>”“<”“=”);調(diào)整二者反應(yīng)的比值可使溶液呈中性,此時溶液中____(同上)。

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【題目】新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe2Ox3x4,MMnZn、Ni,其均顯+2價,下同),由鐵酸鹽MFe2O4經(jīng)高溫還原得到,常溫下,它能使工業(yè)廢氣中的酸性氧化物分解除去,轉(zhuǎn)化流程如下:

1)已知鐵酸鹽(MFe2O4)被H2高溫還原時,發(fā)生反應(yīng)的MFe2O4H2的物質(zhì)的量之比為21,則還原產(chǎn)物MFe2Oxx________MFe2Ox中+2價鐵與+3價鐵的物質(zhì)的量之比為_____。

2)在酸性溶液中,Fe2O42-易轉(zhuǎn)化為Fe2Fe2O42-2e8H=2Fe24H2O,有K2MnO4Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四種物質(zhì)中的一種能使上述還原過程發(fā)生,寫出該氧化還原反應(yīng)的離子方程式并配平:________。

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【題目】下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法不正確的是:

A. 氮元素均被氧化

B. 工業(yè)合成氨屬于人工固氮

C. 含氮無機物和含氮有機物可相互轉(zhuǎn)化

D. 碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)

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