【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰·古迪納夫、斯坦利·威廷漢和吉野彰,表彰他們對(duì)鋰離子電池研究的貢獻(xiàn)。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是新能源汽車的動(dòng)力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片(除LiFePO4外,還含有Al箔、少量不溶于酸堿的導(dǎo)電劑)中的資源,部分流程如圖:
(1)從“正極”可以回收的金屬有___________。
(2)“堿溶”時(shí)Al箔溶解的離子方程式_________。
(3)“酸浸”時(shí)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO時(shí),則被氧化的LiFePO4為______mol。(其他雜質(zhì)不與HNO3反應(yīng))
(4)實(shí)驗(yàn)測得濾液②中c(Li+)=4 mol·L-1,加入等體積的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率到99%,則濾液③中c(CO32-)=________ mol·L-1。 [Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]
(5)磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為:LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+。充電時(shí),Li+移向_______(填“陽極”或“陰極”);放電時(shí),正極反應(yīng)式為_______。
(6)磷酸亞鐵鋰電池中鐵的含量可通過如下方法測定:稱取1.40g試樣用鹽酸溶解,在溶液中加入稍過量的SnCl2溶液,再加入HgCl2飽和溶液,用二苯胺磺酸鈉作指示劑,用0.030 mol·L-1重鉻酸鉀溶液滴定至溶液由淺綠色變?yōu)樗{(lán)紫色,消耗重鉻酸鉀溶液40.00mL。
已知:2Fe3++Sn2++6Cl-=SnCl62-+2Fe2+
4Cl-+Sn2++2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2
6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
① 實(shí)驗(yàn)中加入HgCl2飽和溶液的目的是__________。
② 磷酸亞鐵鋰電池中鐵的含量為_______。
【答案】Li、Fe、Al 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 0.3 4 陰極 Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 將溶液中過量Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的SnCl62-,防止其干擾Fe2+的測定 28.8%
【解析】
(1)根據(jù)分析流程,堿溶可得到NaAlO2濾液,調(diào)節(jié)pH值,生成的沉淀為FePO4,加入碳酸鈉,可生成Li2CO3沉淀,因此從“正極”可以回收的金屬有Li、Fe、Al,故答案為:Li、Fe、Al;
(2)堿溶時(shí)Al箔與氫氧化鈉反應(yīng),溶解的離子方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,故答案為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(3)酸浸時(shí)HNO3轉(zhuǎn)化為NO,產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO的物質(zhì)的量為=0.1mol,產(chǎn)生1molNO,轉(zhuǎn)移3mol電子,則生成0.1molNO轉(zhuǎn)移0.3mol電子,LiFePO4與硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為FePO4,Fe的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià),溶解1mol LiFePO4轉(zhuǎn)移1mol電子,則轉(zhuǎn)移0.3mol電子,溶解0.3mol LiFePO4,故答案為:0.3;
(4)若濾液②中c(Li+)=4mol/L,加入等體積的Na2CO3后,Li+的沉降率到99%,混合后溶液中含有的c(Li+)=,已知:Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)·c(CO32-)=1.6×10-3,則濾液③中c(CO32-)===4 mol/L,故答案為:4;
(5)充電時(shí),陽離子Li+移向陰極;放電時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,故答案為:陰極;Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4;
(6)①實(shí)驗(yàn)中加入HgCl2飽和溶液,可以發(fā)生反應(yīng):4Cl-+Sn2++2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2,這樣就可以使溶液中過量的Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)離子SnCl62-,從而防止用重鉻酸鉀溶液滴定溶液中Fe2+時(shí)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測定,造成實(shí)驗(yàn)誤差,故答案為:將溶液中過量Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的SnCl62-,防止其干擾Fe2+的測定;
②根據(jù)6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O可知n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=,m(Fe)=,所以鐵的百分含量= 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】中美科學(xué)家在銀表面首次獲得了二維結(jié)構(gòu)的硼烯,該科研成果發(fā)表在頂級(jí)刊物《Science》上,并獲重點(diǎn)推薦,二維結(jié)構(gòu)的硼烯如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A.1.5mol硼原子核外電子數(shù)目為7.5NA
B.1個(gè)硼原子與其他原子最多只能形成3對(duì)共用電子對(duì)
C.硼的氧化物的水化物與NaOH溶液反應(yīng)可生成BO2-
D.硼烯有望代替石墨烯作“硼烯-鈉基”電池的負(fù)極材料
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鎢是熔點(diǎn)最高的金屬,是重要的戰(zhàn)略物資。自然界中鎢主要存在于黑鎢礦中,其主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4),還含有少量Si、As的化合物。由黑鎢礦冶煉鎢的工藝流程如下:
已知:①濾渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3、MnO2;②上述流程中,鎢的化合價(jià)只有在最后一步發(fā)生改變;③常溫下鎢酸溶于水。
(1)鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中鎢元素的化合價(jià)為______,請(qǐng)寫出FeWO4在熔融條件下發(fā)生堿分解生成Fe2O3的化學(xué)方程式:_____________。
(2)上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加硫酸中和至pH=10后,溶液中的雜質(zhì)陰離子含有SiO32—、HAsO32—、HAsO42—等,則“凈化”過程中,加入H2O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為HAsO32—+H2O2===HAsO42—+H2O,濾渣Ⅱ的主要成分是________。
(3)已知?dú)溲趸}和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì),兩者的溶解度均隨溫度的升高而減小。如圖為不同溫度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。則:
①T1_____T2(填“>”或“<”);T1℃時(shí)Ksp(CaWO4)=______。
②向鎢酸鈉溶液中加入石灰乳會(huì)得到大量鎢酸鈣,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮的化合物是重要的工業(yè)原料,也是主要的大氣污染來源,研究氮的化合物的反應(yīng)具有重要意義。回答下列問題:
(1)肼(N2H4)與四氧化二氮分別是火箭發(fā)射器中最常用的燃料與氧化劑。已知3.2g液態(tài)肼與足量液態(tài)四氧化二氮完全反應(yīng),生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水放出熱量61. 25 kJ,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____。
(2)尾氣中的NO2可以用燒堿溶液吸收的方法來處理,其中能生成NaNO2等物質(zhì),該反應(yīng)的離子方程式為____。
(3)在773 K時(shí),分別將2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一個(gè)固定容積為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)生成NH3,氣體混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。
①下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(選填字母)。
a.v正(N2)=3v逆(H2) b.體系壓強(qiáng)不變
c.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 d.氣體密度不變
②在此溫度下,若起始充入4. 00 mol N2和12. 00 mol H2,則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時(shí),表示 c(H2)~t的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為 ___(選填字母)。
(4)在373 K時(shí),向體積為2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2,發(fā)生如下反應(yīng):
測得NO2的體積分?jǐn)?shù)[φ(NO2)]與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如下表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
φ(NO2) | 1.0 | 0.75 | 0.52 | 0.40 | 0.40 |
①計(jì)算0~20min時(shí),v(N2O4)=____。
②已知該反應(yīng),其中k1、k2為速率常數(shù),則373K時(shí),=_____;改變溫度至T1時(shí),k1=k2,則T1___ 373 K(填“>”“<”或“=”)。
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【題目】化合物丙可由如圖反應(yīng)得到,則丙的結(jié)構(gòu)不可能是
A. CH3CBr2CH2CH3B. (CH3)CBrCH2Br
C. CH3CH2CHBrCH2BrD. CH3(CHBr)2CH3
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【題目】某科學(xué)家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉(zhuǎn)變成H2、CO。其過程如下:
mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2(m-x)CeO2·xCe+xH2O+ xCO2 mCeO2+ xH2+ xCO
下列說法不正確的是
A. 該過程中CeO2沒有消耗
B. 該過程實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化
C. 右圖中△H1=△H2+△H3
D. 以CO和O2構(gòu)成的堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO+4OH——2e—=CO32-+2H2O
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【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)是一種黃色難溶于水的固體,受熱易分解,是生產(chǎn)電池、涂料以及感光材料的原材料。為探究純凈草酸亞鐵晶體熱分解的產(chǎn)物,設(shè)計(jì)裝置圖如下:
(1)儀器a的名稱是______。
(2)從綠色化學(xué)考慮,該套裝置存在的明顯缺陷是_________。
(3)實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2,其目的為__________。
(4)實(shí)驗(yàn)證明了氣體產(chǎn)物中含有CO,依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_______。
(5)草酸亞鐵晶體在空氣易被氧化,檢驗(yàn)草酸亞鐵晶體是否氧化變質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作是____。
(6)稱取5.40g草酸亞鐵晶體用熱重法對(duì)其進(jìn)行熱分解,得到剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示:
①上圖中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式為_________。
②已知400℃時(shí),剩余固體是鐵的一種氧化物,試通過計(jì)算寫出M→N發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______。
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【題目】用制溴苯的廢催化劑(主要含FeBr3及少量溴、苯)為原料,制取無水FeCl3和溴的苯溶液,選用的方法能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
A. 用裝置①及其試劑制取氯氣
B. 用裝置②氧化FeBr3溶液中的溴離子
C. 用裝置③分離出FeCl3溶液,不能選用裝置④分離
D. 用裝置⑤將FeCl3溶液蒸發(fā)至干,可得無水FeCl3
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【題目】根據(jù)下列圖示所得出的結(jié)論不正確的是
A. 圖甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,說明該反應(yīng)的ΔH<0
B. 圖乙是室溫下H2O2催化分解放出氧氣的反應(yīng)中c(H2O2 )隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線,說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行H2O2分解速率逐漸減小
C. 圖丙是室溫下用0.1000 mol·L1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L1某一元酸HX的滴定曲線,說明HX是一元強(qiáng)酸
D. 圖丁是室溫下用Na2SO4除去溶液中Ba2+達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí),溶液中c(Ba2+ )與c(SO42)的關(guān)系曲線,說明溶液中c(SO42 )越大c(Ba2+ )越小
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