【題目】新能源汽車的核心部件是鋰離子電池,常用磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)做電極材料。對LiFePO4廢舊電極(含雜質(zhì)Al、石墨粉)回收并獲得高純Li2CO3的工業(yè)流程圖如下:
資料:碳酸鋰在水中溶解度:
溫度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 1.54 | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 | 0.72 |
(1)過程i研磨粉碎的目的是_______。
(2)過程ii加入足量NaOH溶液的作用是______。
(3)過程iii采用不同氧化劑分別進行實驗,均采用Li含量為3.7%的原料,控制pH為3.5,浸取1.5h后,實驗結果如下表所示:
序號 | 酸 | 氧化劑 | 浸出液Li+濃度(g/L) | 濾渣中Li含量/% |
實驗1 | HCl | H2O2 | 9.02 | 0.10 |
實驗2 | HCl | NaClO3 | 9.05 | 0.08 |
實驗3 | HCl | O2 | 7.05 | 0.93 |
①實驗2中,NaClO3與鹽酸反應生成黃綠色氣體,大大增加了酸和氧化劑的用量,該反應的離子方程式為______。
②結合實驗結果和①中的現(xiàn)象,最終選擇H2O2作為氧化劑,原因是______。
③過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是_____。
(4)浸出液中存在大量H2PO4和HPO42,已知:H2PO4 HPO42 +H+,HPO42 PO43+H+,結合平衡移動原理,解釋過程iv得到磷酸鐵晶體的原因_____。
(5)對比過程iv和v,說明過程iv不用飽和Na2CO3溶液的原因______。
(6)簡述過程vi的操作_______。
【答案】增大接觸面積,加快反應速率 溶解Al,使其分離出去 ClO3+5Cl+6H+ =3Cl2↑+3H2O Li+的浸出率較高,且較環(huán)保(節(jié)約酸和氧化劑的用量) 提高浸出液中Li+ 濃度(或提高氧化劑和酸的利用率/節(jié)約后續(xù)純堿的用量) CO32結合H+,c(H+)減小,H2PO4HPO42 +H+,HPO42PO43+H+,兩個電離平衡均向右移動,c(PO43)增大,與Fe3+結合形成磷酸鐵晶體 過程iv若使用飽和Na2CO3溶液,其中c(CO32)較大,易形成Li2CO3沉淀與磷酸鐵沉淀一同析出,減少高純Li2CO3的產(chǎn)量 用熱水洗滌,干燥
【解析】
(1)根據(jù)影響反應速率的因素分析過程i研磨粉碎的目的;
(2)根據(jù)鋁可溶于氫氧化鈉溶液分析;
(3)①實驗2中,NaClO3與鹽酸發(fā)生歸中反應反應生成氯氣、氯化鈉、水;
②實驗1與實驗3比,浸出液中Li+濃度高;
③浸出液循環(huán)利用,可以提高氧化劑和酸的利用率;
(4)過程iv加入30%的Na2CO3溶液可以提高PO43的濃度;
(5)c(CO32)越大越易生成Li2CO3沉淀;
(6)根據(jù)溫度越高碳酸鋰溶解度越小分析;
(1)過程i研磨粉碎的目的是增大接觸面積,加快反應速率;
(2)單質(zhì)鋁可溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉,所以過程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解Al,使其分離出去;
(3)①實驗2中,NaClO3與鹽酸發(fā)生歸中反應生成氯氣、氯化鈉、水,反應離子方程式是ClO3+5Cl+6H+=3Cl2↑+3H2O;
②實驗2生成氯氣污染空氣,增加了酸和氧化劑的用量,實驗1與實驗3比,Li+的浸出率較高,所以最終選擇H2O2作為氧化劑;
③過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是提高氧化劑和酸的利用率,提高浸出液中Li+濃度;
(4)過程iv加入30%的Na2CO3溶液,CO32結合H+,c(H+)減小,H2PO4HPO42+H+,HPO42PO43+H+,兩個電離平衡均向右移動,c(PO43)增大,與Fe3+結合形成磷酸鐵晶體;
(5)過程iv若使用飽和Na2CO3溶液,其中c(CO32-)較大,易形成Li2CO3沉淀與磷酸鐵沉淀一同析出,減少高純Li2CO3的產(chǎn)量,所以過程iv不用飽和Na2CO3溶液;
(6)溫度越高碳酸鋰溶解度越小,過程vi的操作是用熱水洗滌,干燥。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】(1)在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應(正反應為放熱反應),各組分濃度—時間圖象如下。
①表示N2濃度變化的曲線是____(填序號)。
②前25 min內(nèi),用H2濃度變化表示的化學反應速率是____。該溫度下該反應的平衡常數(shù)為____。
(2)在恒溫恒壓裝置中進行工業(yè)合成氨反應,下列說法正確的是____(填序號)。
a.氣體體積不再變化,則已平衡
b.氣體密度不再變化,則已平衡
c.平衡后,壓縮容器,會生成更多NH3
d.平衡后,往裝置中通入一定量Ar,平衡不移動
(3)電廠煙氣脫氮:主反應為①4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,副反應為②2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g) ΔH>0,平衡混合氣中N2與N2O含量與溫度的關系如圖所示。
請回答:在400~600 K時,平衡混合氣中N2含量隨溫度的變化規(guī)律是____________________,導致這種規(guī)律的原因是__________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】X、Y、Z三種氣體都能對大氣造成污染,在工業(yè)上都可以用堿液吸收。已知X是化石燃料燃燒產(chǎn)物之一,是形成酸雨的主要物質(zhì);Y是一種單質(zhì),它的水溶液具有漂白作用;Z是硝酸工業(yè)和汽車尾氣中的有害物質(zhì)之一,能與水反應。請寫出下列物質(zhì)反應的化學方程式。
(1)X在一定條件下與氧氣反應____________________________________;
(2)Y與氫氧化鈉溶液的反應______________________________________;
(3)Z與水的反應________________________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】含氮化合物與生產(chǎn)、生活、生命和環(huán)境息息相關。
(1)NO加速臭氧層被破壞,其反應過程如圖所示。
①NO的作用是________________________。
②已知:O3(g)+O(g) =2O2(g) △H=-143kJ·mol-1
反應l:O3(g)+NO(g) =NO2(g)+O2(g)△H1=-200.2kJ·mol-1
則反應2的熱化學方程式為____________________________。
(2)肌紅蛋白(Mb)是肌肉內(nèi)儲存氧的蛋白質(zhì),構成肌紅蛋白的甘氨酸(H2NCH2COOH)是一種兩性物質(zhì),在溶液中以三種離子形式存在,其轉(zhuǎn)化關系如下三種離子的物質(zhì)的量分數(shù)(δ)與[]的關系如圖所示。
①溶液呈中性時,三種離子濃度由大到小的順序為______________________。
②向AG=12的溶液中加入過量NaOH溶液時,主要反應的離子方程式為______________。
(3)肌紅蛋白(Mb)可與O2結合生成MbO2:。37℃時測得肌紅蛋白的結合度(α)與p(O2)的關系如下表。
[結合度(α)指已與O2結合的肌紅蛋白占總肌紅蛋白的物質(zhì)的量分數(shù)]
p(O2)/kPa | 0.50 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 |
α(MbO2)% | 50.0 | 66.7 | 80.0 | 85.7 | 88.9 | 90.9 | 92.3 |
①計算37℃時,上述反應的平衡常數(shù)K=__________kPa-1(氣體和溶液中的溶質(zhì)分別用分壓和物質(zhì)的量濃度表示)。
②37℃時,若空氣中氧氣分壓為21.0 kPa,則人正常呼吸時α的最大值為________%(保留1位小數(shù))。
③溫度不變時,游客在山頂時體內(nèi)MbO2的濃度比在山下________(填“高”或“低”)。
④研究發(fā)現(xiàn),v正=k正·c(Mb)·p(O
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】探索二氧化碳在海洋中轉(zhuǎn)移和歸宿,是當今海洋科學研究的前沿領域。研究表明,溶于海水的二氧化碳主要以無機碳形式存在,其中HCO3-占95%?茖W家利用下圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。
下列說法不正確的是
A. a室中OH-在電極板上被氧化
B. b室發(fā)生反應的離子方程式為:H+ + HCO3- = CO2↑ + H2O
C. 電路中每有0.2mol 電子通過時,就有0.2mol陽離子從c室移至b室
D. 若用氫氧燃料電池供電,則電池負極可能發(fā)生的反應為:H2 + 2OH- - 2e- =2H2O
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【題目】工業(yè)制氫氣的一個重要反應是:CO(g) +H2O(g)== CO2(g)+H2(g)。
已知在25℃時:
①C(s)+O2(g)CO(g) ΔH1=111kJ·mol 1
②H2(g)+O2(g)== H2O(g) ΔH2=242kJ·mol 1
③C(s)+O2(g) == CO2(g) ΔH3=394kJ·mol 1
下列說法不正確的是
A. 25℃時,CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) ΔH=41kJ·mol1
B. 增大壓強,反應①的平衡向逆反應方向移動,平衡常數(shù)K減小
C. 反應①達到平衡時,每生成1molCO的同時生成0.5molO2
D. 反應②斷開2molH2和1molO2中的化學鍵所吸收的能量比形成4molO-H鍵所放出的能量少484kJ
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖為 A、B 元素的原子結構示意圖。下列說法錯誤的是( 。
A.B 的原子結構示意圖中 x 為 12
B.A 和 B 分別屬于非金屬元素和金屬元素
C.A 的原子和 B 的原子分別形成簡單離子的過程相同
D.A 與 B 可組成化學式為 BA2 的化合物
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】國內(nèi)某科技研究小組首次提出一種新型的Li+電池體系,原理示意圖如下。該體系正極采用含有I-、Li+的水溶液,負極采用固體有機聚合物,電解質(zhì)溶液采用LiNO3溶液,聚合物陽離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)負極分隔開(已知在水溶液中呈黃色)。下列有關判斷正確的是
A. 左圖是原電池工作原理圖
B. 放電時,Li+從右向左通過聚合物離子交換膜
C. 放電時,正極區(qū)電解質(zhì)溶液的顏色變深
D. 充電時,陰極的電極反應式為:
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】25℃時,Fe(OH)2和Cu(OH)2的飽和溶液中,金屬陽離子的物質(zhì)的量濃度的負對數(shù)[-lgc(M2+)]與溶液pH的變化關系如圖所示,已知該溫度下Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2]。下列說法正確的是
A. 曲線a表示Fe(OH)2飽和溶液中的變化關系
B. 除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入適CuO
C. 當Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存時,溶液中c(Fe2+):c(Cu2+)=104.6 :1
D. 向X點對應的飽和溶液中加入少量NaOH固體,可轉(zhuǎn)化為Y點對應的溶液
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