【題目】新能源汽車的核心部 件是鋰離子電池,磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循環(huán)特征、高安全性、低成本、環(huán)保等優(yōu)點而逐漸成為“能源新寵”。
[方法一]高溫固相法是磷酸亞鐵鋰生產(chǎn)的主要方法。通常以亞鐵鹽(如FeC2O42H2O)磷酸鹽和鋰鹽為原料,充分混勻后,在惰性氣氛的保護氣中先經(jīng)過較低溫預分解,再經(jīng)過高溫焙燒,研磨粉碎制成。其反應原理如下:
Li2CO3+2FeC2O42H2O+2NH4H2PO4 =2NH3↑+3CO2↑+ + +
(1)完成上述化學方程式______。
(2)理論上,反應中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子,會生成 ______gLiFePO4。
[方法二]以鐵紅、鋰輝石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的鹽)、碳粉等原料來生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如圖:
已知:2LiAl(SiO3)2+H2SO4(濃)Li2SO4 + Al2O34SiO2H2O↓
溫度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
溶解度(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
溶解度(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.5 |
(1)向濾液II中加入飽和Na2CO3溶液,過濾后 ,用“熱水洗滌”的原因是_____。
(2)濾渣II的主要成分是_______(填化學式)。
(3)寫出在高溫下生成磷酸亞鐵鋰的化學方程式:_____________。
(4)工業(yè)上,將 Li2CO3粗品制備成高純 Li2CO3 的部分工藝如下:
①將粗產(chǎn)品Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽極液,LiOH溶液作陰極液,兩者用離子選擇半透膜隔開,用惰性電極電解,陽極的電極反應式是____________。
②電解后向產(chǎn)品LiOH 溶液中加入過量 NH4 HCO3并加熱,過濾、烘干得高純 Li2CO3。 請寫出生成Li2CO3的化學方程式:___________。
【答案】2LiFePO4 2CO↑ 7H2O↑ 23.7 Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減少Li2CO3 的損失 Mg(OH)2、CaCO3 2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 ↓+2H2O+NH3 ↑
【解析】
[方法一](1)根據(jù)原子守恒分析;
(2)C2O42-中C的化合價為+3價,生成CO和CO2,C元素的化合價分別為+2價、+3價,根據(jù)電子與LiFePO4的關系計算;
[方法二]2LiAl(SiO3)2+H2SO4(濃)=Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓,冷卻加水過濾得到濾液I和濾渣I,濾渣中含有Al2O3·4SiO2·H2O↓,濾液中含有Li2SO4、MgSO4、CaSO4,向濾液中加入NaOH、Na2CO3,鎂離子和NaOH反應生成氫氧化鎂沉淀,鈣離子和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀,所以濾渣II為Mg(OH)2、CaCO3,濾液中含有硫酸鋰,向濾液中加入飽和碳酸鈉得到碳酸鋰沉淀,鐵和磷酸反應生成磷酸鐵,磷酸鐵和碳酸鋰在高溫下反應生成LiFePO4;
[方法一](1)由原子守恒可知,Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO4═2LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑,故答案為:2LiFePO4;2CO↑;7H2O↑;
(2)C2O42-中C的化合價為+3價,生成CO和CO2,C元素的化合價分別為+2價、+3價,生成2molCO轉(zhuǎn)移2mol電子,同時生成2molLiFePO4,則當反應中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子,生成0.15molLiFePO4,其質(zhì)量為23.7g,故答案為:23.7;
[方法二](1)向濾液II中加入飽和Na2CO3溶液,過濾后 ,用“熱水洗滌”的原因是Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減少Li2CO3 的損失。
故答案為:Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減少Li2CO3 的損失;
(2)向濾液中加入NaOH、Na2CO3,鎂離子和NaOH反應生成氫氧化鎂沉淀,鈣離子和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀,所以濾渣II為Mg(OH)2、CaCO3。故答案為:Mg(OH)2、CaCO3;
(3)在高溫下FePO4被碳還原生成磷酸亞鐵鋰的化學方程式:2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ 。 故答案為:2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ ;
(4)工業(yè)上,將 Li2CO3粗品制備成高純 Li2CO3 的部分工藝如下:
①將粗產(chǎn)品Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽極液,LiOH溶液作陰極液,兩者用離子選擇半透膜隔開,用惰性電極電解,陽極氯離子失電子被氧化,電極反應式是2Cl--2e-=Cl2↑ 。故答案為:2Cl--2e-=Cl2↑ ;
②電解后向產(chǎn)品LiOH 溶液中加入過量 NH4 HCO3并加熱,過濾、烘干得高純 Li2CO3。 生成Li2CO3的化學方程式:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 ↓+2H2O+NH3 ↑。故答案為:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 ↓+2H2O+NH3 ↑。
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【題目】某有機物是一種醫(yī)藥中間體。其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,下列有關該物質(zhì)的說法正確的是
A.該化合物分子中只含一個手性碳原子
B.該化合物與NaHCO3溶液作用有CO2氣體放出
C.1mol該化合物與足量溴水反應,消耗3molBr2
D.在一定條件下,該化合物與HCHO能發(fā)生縮聚反應
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有關敘述正確的是
A.某溫度下,1 L pH = 6 的純水中含 OH一為10-8mol
B.25℃ 時,向0. 1 mo lL-1 CH3COONa 溶液中加入少量水,溶液中減小
C.25℃時,將 V1 L pH = 11的 NaOH溶液與V2 L pH = 3 的H A 溶液混合,溶液顯中性,則V1 ≤V2
D.25℃時,將 a molL-1 氨水與0.01 molL- 1 鹽酸等體積混合,反應完全時溶液中c(NH4+)=c(Cl-),用含a的代數(shù)式表示 NH3H2O)的電離常數(shù) Kb =
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【題目】酮洛芬是一種良好的抗炎鎮(zhèn)痛藥,可以通過以下方法合成:
(1)化合物D中所含官能團的名稱為___和____。
(2)化合物E的結(jié)構(gòu)簡式為__________;由B→C的反應類型是____
(3)寫出C→D的反應方程式:_____________________。
(4)B的同分異構(gòu)體有多種,其中同時滿足下列條件的有____種。
Ⅰ.屬于芳香族化合物 Ⅱ.能發(fā)生銀鏡反應Ⅲ.其核磁共振氫譜有5組峰,且面積比為1∶1∶1∶1∶3
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【題目】短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序數(shù)依次增大,X 是地殼中含量最多的元素,Y 原子的最外層只有一個電子,Z 位于元素周期表ⅢA族,W 與X屬于同一主族。下列說法正確的是
A. 原子半徑:r(W) > r(Z) > r(Y)
B. 由X、Y 組成的化合物中均不含共價鍵
C. Y 的最高價氧化物的水化物的堿性比Z的弱
D. X 的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強
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【題目】設 NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列有關敘述正確的是
A.常溫下,1 L 0.5 mol/L CH3COONH4 溶液的 pH=7,則溶液中 CH3COO-與 NH4+的數(shù)目均為 0.5NA
B.10 g 質(zhì)量分數(shù)為 46%的乙醇溶液中含有氫原子的數(shù)目為 0.6 NA
C.16g 氨基(-NH2)中含有的電子數(shù)為 7 NA
D.在密閉容器中將 2 mol SO2 和 1 mol O2 混合反應后,體系中的原子數(shù)為 8 NA
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【題目】如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應原理,進行如下實驗:在容積為1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2。在500℃下發(fā)生發(fā)應,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。實驗測得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量(n)隨時間變化如下圖1所示:
(1)從反應開始到平衡,氫氣的平均反應速率v(H2)=________。
(2)500℃該反應的平衡常數(shù)為_____(結(jié)果保留一位小數(shù)),圖2是改變溫度時化學反應速率隨時間變化的示意圖,若提高溫度到800℃進行,達平衡時,K值_____(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)下列措施中不能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是_______。
A 在原容器中再充入1mol H2 B 在原容器中再充入1molCO2
C 縮小容器的容積 D 使用更有效的催化劑 E 將水蒸氣從體系中分離出
(4)500℃條件下,測得某時刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度均為0.5mol/L,則此時v(正)____ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
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【題目】鐵氰化鉀(化學式為K3[Fe(CN)6])主要應用于制藥、電鍍、造紙、鋼鐵生產(chǎn)等工業(yè)。其煅燒分解生成KCN、FeC2、N2、(CN)2等物質(zhì)。
(1)鐵元素在周期表中的位置為_________,基態(tài)Fe3+ 核外電子排布式為_________。
(2)在[Fe(CN)6]3- 中不存在的化學鍵有_________。
A. 離子鍵 B.金屬鍵 C.氫鍵 D. 共價鍵
(3)已知(CN)2性質(zhì)類似Cl2:
(CN)2+2KOH=KCN+KCNO+H2O KCN+HCl=HCN+KCl HC≡CH+HCN→H2C=CH-C≡N
①KCNO中各元素原子的第一電離能由小到大排序為________。
②丙烯腈(H2C=CH-C≡N)分子中碳原子軌道雜化類型是_______;分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為_______。
(4)C22-和N2互為等電子體,CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如圖甲所示),但CaC2晶體中啞鈴形的C22-使晶胞沿一個方向拉長,晶體中每個Ca2+周圍距離最近的C22-數(shù)目為_______。
(5)金屬Fe能與CO形成Fe(CO)5,該化合物熔點為-20℃,沸點為103℃,則其固體屬于_______晶體。
(6)圖乙是Fe單質(zhì)的晶胞模型。已知晶體密度為dg·cm-3,鐵原子的半徑為_________nm(用含有d、NA的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( )
A.14.0gFe發(fā)生吸氧腐蝕生成Fe2O3·xH2O,電極反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA
B.標準狀況下,11.2LSO2溶于水,溶液中含硫粒子的數(shù)目大于0.5NA
C.常溫下,0.5LpH=14的Ba(OH)2溶液中Ba2+的數(shù)目為0.5NA
D.分子式為C2H6O的某種有機物4.6g,含有C-H鍵的數(shù)目一定為0.5NA
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