【題目】鋰離子電池應用十分廣泛,從廢舊鉆酸鋰(LiCoO2)鋰離子電池中回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素成了重要的研究課題,F(xiàn)欲利用圖19所示的工藝流程回收廢舊電池中的某些金屬資源(部分條件未給出);卮鹣铝袉栴}:
已知:①濾液1中陽離子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等;
②兩種物質(zhì)不同溫度下的溶解度如下表所示:
(1)鈷酸鋰( LiCoO2)鈷元素的化合價為___________。
(2)浸泡時加入Na2SO3的主要目的是______________________;可用鹽酸代替H2SO4和Na2SO3的混合液,但缺點是______________________。
(3)濾液1中加入NaClO3的主要目的是______________________(用離子方程式表示)。
(4)為了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常認為金屬離子濃度小于或等于10-5mo·L-1時已沉淀完全)加入氨水調(diào)節(jié)pH的最小值是___________。(已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,1g3=0.52)
(5)濾液3中加入飽和Na2CO3溶液,過濾后,需要用“熱水洗滌”的原因是___________。
(6)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,利用如圖所示的裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為___________(填化學式)溶液;陽極電極反應式為______________________;電解過程中Li+向___________(填“A”或“B”)電極遷移。
【答案】+3 將Co3+還原為Co2+ Cl-被氧化生成Cl2,對環(huán)境污染較大 6Fe2++ ClO3—+ 6H+==6Fe3++Cl+ 3H2O 4.52 Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減小Li2CO3損失 LiOH 2Cl- -2eˉ==Cl2↑ B
【解析】
本題要回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素,利用SO32-的還原性,NaClO3的氧化性處理鈷、鐵,然后調(diào)節(jié)pH將鋁、鐵分離,最后結晶回收鋰。
(1)由化合價代數(shù)和為0算出鈷酸鋰( LiCoO2)中鈷元素的化合價為+3;
(2)SO32-的具有還原性,可將Co3+還原為Co2+,若用鹽酸代替,Cl-被氧化產(chǎn)生Cl2,對環(huán)境污染較大;
(3)NaClO3具有氧化性,可將溶液中Fe2+完全轉化為Fe3+,對應離子反應方程式為:6Fe2++ ClO3—+ 6H+==6Fe3++Cl+ 3H2O;
(4)因Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Al(OH)3],當Al3+沉淀完全時,Fe3+也必然沉淀完全,由,則,故pH=-lgc(H+)=4.52;
(5)由信息②可知,Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減小Li2CO3損失;
(6)由B極區(qū)產(chǎn)生H2可知B極為陰極,發(fā)生的反應為2H2O +2eˉ==H2↑+2OH-,則B極區(qū)電解液為LiOH溶液,陽極區(qū)電解液為LiCl溶液,電極反應為2Cl- -2eˉ==Cl2↑,陽離子向陰極移動,即Li+向B電極遷移。
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【題目】在一定的溫度下,將2mol A和3mol B充入一密閉容器中發(fā)生如下反應:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min后達到平衡。已知該溫度下反應的平衡常數(shù)K=1,在t0時刻,若保持溫度不變將容器的體積擴大為原來的10倍,A的轉化率不發(fā)生變化,則下列說法正確的是( )
A. 正反應是一個體積減小的反應,a=2
B. 速率隨時間的變化關系可用上圖表示
C. 達平衡時B的轉化率為40%
D. 為提高A的轉化率,可采取升高溫度的措施
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】觀察下圖,下列敘述正確的是
A. 若該圖表示的是活細胞的各化學元素的含量,則甲為碳元素
B. 若該圖表示的是細胞各化學元素占干重的百分比,則甲為氧元素
C. 若該圖為活細胞的化合物組成情況,則甲中含有的元素為C、H、0
D. 若該圖是完全脫水后的細胞的化合物組成情況,則甲是蛋白質(zhì)
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【題目】一種“全氫電池”的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A. 電流方向是從吸附層M通過導線到吸附層N
B. 離子交換膜可阻止左邊的堿性溶液和右邊的酸性溶液發(fā)生中和
C. Na+從右邊穿過離子交換膜向左邊移動
D. 正極的電極反應是H2-2e-+2OH-=2H2O
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【題目】下列關于有機物的說法正確的是( )
A. 乙烯使溴水褪色說明乙烯與溴發(fā)生了取代反應
B. 乙烯的結構簡式為CH2CH2
C. 甲烷、乙烯和苯的分子中原子都在同一平面上
D. “西氣東輸”中的“氣”主要成分是甲烷
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【題目】蓓薩羅丁是一種治療頑固性皮膚T細胞淋巴瘤的藥物,其結構如圖所示。下列有關說法正確的是
A. 分子中所有碳原子在同一平面內(nèi)
B. 既能發(fā)生加成反應,又能發(fā)生消去反應
C. 能使溴水、酸性高錳酸鉀溶液褪色,且原理相同
D. 1mol蓓薩羅丁分別與足量的Na、 NaHCO3反應,產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為l︰2
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【題目】將生物質(zhì)氣(主要成分為CO、CO2和H2)甲烷化是改善燃氣質(zhì)量、改善燃氣熱值的有效手段之一。在催化劑的作用下,某密閉容器中,進行生物質(zhì)氣甲烷化時發(fā)生的主要反應為
①CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H1;
②CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2=-165.1kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ·mol-1。
請回答下列問題:
(1)△H1=___________,該反應在___________(填“高溫”或“低溫”)條件下能夠自發(fā)進行。
(2)在合成氣投料比保持恒定時,體系中的CO平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關系如圖所示。α(CO)隨溫度升高而減小的原因是______________________。圖中的壓強由大到小的順序為___________。
(3)溫度為T1℃,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g),該反應中,正反應速率為v正=k正c(CO)c3(H2),逆反應速率為v逆=k逆c(CH4)·c(H2O),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。在第I個容器中,3min反應達到平衡時,CH4與CO的體積分數(shù)相同,則氫氣的速率v(H2)=___________;下列說法正確的是___________(填序號)。
A.當溫度改變?yōu)門2時,若k正=1.5k逆,則T2>T1
B.達平衡時,容器Ⅱ中H2的體積分數(shù)小于25%
C.達平衡時,容器Ⅲ與容器I中的總壓強之比小于19︰20
D.達平衡時,容器Ⅱ中α(CO)大于容器I中α(CO)
(4)甲烷可作燃料電池的原料,若電解質(zhì)為鹽酸,當外電路轉移16mol電子時(不考慮電子的損失),將負極產(chǎn)生的氣體全部通入到2L1.5mol/L的NaOH溶液中充分反應,則溶液中所有離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是______________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O),設計了如下流程:
下列說法不正確的是( )
A. 溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X選用鐵粉
B. 固體1中一定含有SiO2,控制pH是為了使Al3+轉化為Al(OH)3,進入固體2
C. 從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中,須控制條件防止其氧化和分解
D. 若改變方案,在溶液1中直接加NaOH至過量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經(jīng)結晶分離也可得到FeSO4·7H2O
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