【題目】從報廢后的鋰電池(主要成分為LiCoO2,此外含鐵、鋁、銅、錳、鎳等)中回收有關物質,回收工藝流程如下:
(1)操作②的名稱為_______________,操作①的目的是___________________________。
(2)寫出酸浸過程中LiCoO2發(fā)生氧化還原反應的化學方程式_______________________。
(3)室溫下,各物質的Ksp如下表所示:(已知:lg2=0.3、1g6=0.8)
物質 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 |
Ksp | 1×10-35 | 2×10-13 | 6×10-15 | 4×10-15 |
若水相中各金屬離子濃度均為0.1mol/L,且離子濃度小于1.0×10-5mol/L,即認為該離子已完全除去,操作②需調節(jié)溶液pH的取值范圍為_________。(保留1位小數(shù))
(4)某鋰離子電池正極材料含有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其中Ni、Co的化合價分別為+2、+3,則Mn的化合價為_______。該材料可通過回收的Ni(1-x-y)CoxMnyCO3與LiOH·H2O燒結得到,反應中不能隔絕空氣,其原因是_______________________________________________________。
【答案】過濾 除銅 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑ 4.0≤pH<7.3(寫4.0~7.3也可) +4 需要空氣中的O2把其中+2價的Co和+2價的Mn氧化為更高的價態(tài)
【解析】
由流程圖可知,廢鋰電池(主要成分為LiCoO2,此外含鐵、鋁、銅、錳、鎳等),拆解后酸浸,加入過氧化氫還原+3價鈷,過濾除去不溶性雜質,濾液加Na2SO4除鐵(形成黃鈉鐵礬),加萃取劑萃取除銅,再通氨氣,調節(jié)溶液pH沉淀鋁離子過濾得到固體氫氧化鋁;此時濾液中含有Li+、Ni2+、Co2+、Mn2+,再加NH4HCO3制LiOHH2O,并回收Co。
(1)根據(jù)上述工藝流程圖得出,操作②的名稱為過濾,操作①為萃取,其目的是除銅,
因此,本題正確答案是:過濾;除銅;
(2)LiCoO2和H2O2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋰、硫酸鈷、水和氧氣,反應的化學方程式為:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑,
因此,本題正確答案是:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑;
(3)由上述工藝流程圖可知,操作②需調節(jié)溶液pH的目的是使Al(OH)3沉淀完全,而Ni2+、Co2+、Mn2+不沉淀,
若使Al(OH)3沉淀完全,根據(jù)Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH-),則c(OH-)==10-10mol/L,所以pH=-lg10-4=4.0,
若使Ni2+、Co2+、Mn2+不沉淀,由于Ni(OH)2溶度積最小,若Ni(OH)2不沉淀,則Co2+、Mn2+也不沉淀,根據(jù)Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)c2(OH-),則c(OH-)==2×10-7mol/L,
c(H+)==5×10-8,pH=-lg5×10-8=8-lg5=7.3,
調節(jié)溶液pH的取值范圍為4.0≤pH<7.3,
因此,本題正確答案是:4.0≤pH<7.3;
(4)根據(jù)化合價代數(shù)和為0,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Ni、Co的化合價分別為+2、+3,設Mn的化合價為x。則1+(+2)+(+3)+x+(-2)×2=0,計算得x=+4,
由Ni(1-x-y)CoxMnyCO3可知Co和Mn的化合價較低,需要O2將其氧化到較高價態(tài),故通過回收的Ni(1-x-y)CoxMnyCO3與LiOH·H2O燒結得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,反應中不能隔絕空氣,
因此,本題正確答案是:+4;需要空氣中的O2把其中+2價的Co和+2價的Mn氧化為更高的價態(tài)。
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【題目】下列說法正確的是( )
A.金屬元素在不同的化合物中化合價均相同
B.所有合金都只含有金屬元素
C.可利用鋁熱反應冶煉單質鎂
D.電解熔融氯化鈉可以制得金屬鈉
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【題目】下列各組離子,在強酸性溶液中可以大量共存的是
A. Na+、Ca2+、SO42- B. Ag+、K+、NO3-
C. Ba2+、HCO3-、NO3- D. Na+、NO3-、CO32-
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【題目】一定條件下,將3molA和1molB兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g) xC(g)+ 2D(s)。2min末該反應達到平衡,生成0.8molD,并測得C的濃度為0.2mol/L。下列判斷正確的是
A. 從開始到平衡A的平均反應速率為0.3mol/(Ls)
B. 從開始到平衡B的轉化率為60%
C. 此反應的化學平衡常數(shù)表達式:
D. 若混合氣體的密度或壓強不再改變時,該反應一定達到平衡狀態(tài)
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【題目】恒溫恒容下,向2L密閉容器中加入MgSO4和CO(g),發(fā)生反應:
MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g),反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:
反應時間/min | n(MgSO4)/mol | n(CO)/mol | n(CO2)/mol |
0 | 2.00 | 2.00 | 0 |
2 | 0.80 | ||
4 | 1.20 |
下列說法正確的是
A. 反應在0~2min內的平均速率為v(SO2)=0.6mol·L-1·min-1
B. 反應在2~4min內容器內氣體的密度沒有變化
C. 若升高溫度,反應的平衡常數(shù)變?yōu)?/span>1.00,則正反應為放熱反應
D. 保持其他條件不變,起始時向容器中充入1.00molMgSO4和1.00molCO,到達平衡時n(CO2)>0.60mol
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【題目】將1molI2(g)和2molH2(g)置于某2L密閉容器中,在一定溫度下發(fā)生反應:I2(g)+H2(g)2HI(g) △H<0,并達平衡,HI的體積分數(shù)ω(HI)隨時間變化如圖曲線
(1)達平衡時,I2(g)的物質的量濃度為____________,H2(g)的平衡轉化率為___________,在此溫度下,該反應的平衡常數(shù)K=____________(保留一位小數(shù))。
(2)若改變反應條件下,在甲條件下ω(HI)的變化如圖曲線(I)所示,在乙條件下ω(HI)的變化如圖曲線(III)所示。則甲條件可能是_________(填入下列條件的序號,下同),乙條件可能是__________。
① 恒容條件下,升高溫度
② 恒容條件下,降低溫度
③ 恒溫條件下,縮小反應容器體積
④ 恒溫條件下,擴大反應容器體積
⑤ 恒溫恒容條件下,加入適當催化劑
(3)若保持溫度不變,在另一相同的2L密閉容器中加入a mol I2(g)、b mol H2和c mol HI(a、b、c均大于0),發(fā)生反應達平衡時,HI的體積分數(shù)仍為0.60,則a、b、c的應滿足的關系是___________(用含一個a、b、c的代數(shù)式表示)
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【題目】下列各組物質,前者屬于電解質,后者屬于非電解質的是( )
A. NaCl晶體、BaSO4 B. 銅、二氧化硫
C. 液態(tài)的醋酸、酒精 D. 熔融的KNO3、硫酸溶液
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【題目】A、B 兩種元素為同一族第三周期和第四周期元素,若 A 元素的原子序數(shù)為 x,則 B 元素的原子序數(shù)可能為( )
①x+2 ②x+8 ③x+18 ④x+32
A.③B.②C.②③D.①②
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【題目】第四周期中的18種元素具有重要的用途,在現(xiàn)代工業(yè)中備受青睞。
(1)鈦原子的價電子排布式為______________________,TiCl4沸點136℃,熔點-25℃,晶體類型為___________晶體。
(2)銅的第二電離能(I2)卻大于鋅的第二電離能,其主要原因是______________________。
(3)與As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子軌道雜化的類型_________________;一定壓強下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時液化順序是______________________,理由是______________________。
(4)鉻是一種硬而脆抗腐蝕性強的金屬,常用于電鍍和制造特種鋼。下圖1為鉻的晶胞結構圖,則鉻晶胞屬于___________堆積;該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為___________。
(5)鈷晶體的一種晶胞(如圖2所示)的邊長為anm,密度為ρg·cm-3,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則鈷原子半徑為___________mm,鈷的相對原子質量可表示為___________。
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