【題目】磷酸亞鐵鋰LiFePO4是一種新型汽車鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石LiAlSiO32(含少量Ca2+Mg2+的鹽)、碳粉等原料來(lái)生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如圖:

已知:2LiAlSiO32+H2SO4()Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓

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

30.7

1)從濾渣Ⅰ中可分離出Al2O3,如圖所示。請(qǐng)寫出生成沉淀的離子方程式___。

2)濾渣Ⅱ的主要成分是:___(填化學(xué)式)。

3)向?yàn)V液Ⅱ中加入飽和Na2CO3溶液,過(guò)濾后,用熱水洗滌的原因是___

4)寫出在高溫下生成磷酸亞鐵鋰的化學(xué)方程式:___。

5)磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為:FePO4+LiLiFePO4,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+。試寫出該電池放電時(shí)的正極反應(yīng):___。若用該電池電解飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極),當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí),該電池消耗鋰的質(zhì)量為___。

【答案】Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ Mg(OH)2CaCO3 Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,熱水洗滌可減少Li2CO3的損失 2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ FePO4+Li++e-=LiFePO4 1.4g

【解析】

鋰輝石中加入濃硫酸,2LiAl(SiO3)2+H2SO4()Li2SO4+Al2O34SiO2H2O↓,Al2O34SiO2H2O沉淀出來(lái),即濾渣I,濾液I中含有Li2SO4、MgSO4CaSO4,向?yàn)V液中加入NaOH、Na2CO3,鎂離子和NaOH反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀,鈣離子和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,所以濾渣IIMg(OH)2、CaCO3,濾液II中含有硫酸鋰,向?yàn)V液中加入飽和碳酸鈉得到碳酸鋰沉淀;鐵紅和磷酸反應(yīng)生成磷酸鐵,C、磷酸鐵和碳酸鋰在高溫下反應(yīng)生成LiFePO4,據(jù)此分析解答。

(1)濾渣I的主要成分為Al2O34SiO2H2O,將濾渣溶于酸得到鋁離子,氫氧化鋁不溶于弱堿但能溶于強(qiáng)堿,所以過(guò)量的試劑為氨水,向溶液中加入氨水得到Al(OH)3沉淀,灼燒Al(OH)3沉淀得到Al2O3,所以生成沉淀的反應(yīng)為鋁離子與氨水的反應(yīng),反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為:Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案為:Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;

(2)濾液I中存在Ca2+、Mg2+離子,經(jīng)過(guò)調(diào)解pH值后,Ca2+、Mg2+沉淀分別得到氫氧化鎂和碳酸鈣,所以濾渣的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3,故答案為:Mg(OH)2、CaCO3;

(3)向?yàn)V液中加入飽和Na2CO3溶液,過(guò)濾后,用熱水洗滌;根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小,用熱水洗滌,可以減少沉淀的損失,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;

(4)依據(jù)圖示可知反應(yīng)物為FePO4Li2CO3C,產(chǎn)物為COLiFePO4,此反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),Fe、和C元素的化合價(jià)發(fā)生變化,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑,故答案為:2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑

(5)FePO4+LiLiFePO4,電池放電時(shí)是原電池原理,Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng)做原電池負(fù)極,FePO4在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成LiFePO4,電極反應(yīng)為:FePO4+Li++e-=LiFePO4;

若用該電池用惰性電極電解飽和食鹽水,當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí),兩極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量為0.2mol,根據(jù)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,生成氫氣的物質(zhì)的量0.1mol,依據(jù)H22Li2e-可知,消耗鋰的質(zhì)量=0.2mol×7g/mol=1.4g,故答案為:FePO4+Li++e-=LiFePO4;1.4g。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】0.1molCnHmCOOH所表示的羧酸加成時(shí)需50.8g碘,0.1mol該羧酸完全燃燒時(shí),產(chǎn)生CO2H2O3.4mol,該羧酸是(  )

A. C15H27COOHB. C15H31COOH

C. C17H31COOHD. C17H33COOH

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【題目】下列說(shuō)法中,正確的是

A. 有機(jī)物屬于芳香烴,含有兩種官能團(tuán)

B. 按系統(tǒng)命名法,化合物的名稱為2,46-三甲基-5-乙基庚烷

C. 既屬于醇類又屬于羧酸

D. 2-甲基-3-丁烯的命名錯(cuò)誤原因是選錯(cuò)了主鏈

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【題目】下面是同學(xué)們熟悉的物質(zhì):

O2H2O2MgCl2H2SO4Na2CO3NH4ClCO2NeNa2O2NaOH

(1)這些物質(zhì)中,屬于共價(jià)化合物的是________(填序號(hào),下同);只含有離子鍵的是________;不含化學(xué)鍵的是________

(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式:

O2________;②H2O2_______

(3)寫出下列物質(zhì)的電子式

Na2O2__________;⑦CO2__________;⑥NH4Cl____________。

(4)用電子式表示③MgCl2的形成過(guò)程:________________________________________。

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【題目】2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予在分子機(jī)器設(shè)計(jì)和合成領(lǐng)域有突出成就的4位科學(xué)家,其研究對(duì)象之一為分子開(kāi)關(guān),即與大環(huán)主體分子苯芳烴、硫或氮雜環(huán)杯芳烴等有關(guān)。回答下列問(wèn)題:

(1)對(duì)叔丁基杯[4]芳烴(如圖I所示)可用于ⅢB族元素對(duì)應(yīng)的離子萃取,如La2+、Sc2+。寫出基態(tài)二價(jià)鈧離子的核外電子排布式____。

(2)對(duì)于叔丁基杯[4]芳烴由4個(gè)羥基構(gòu)成杯底,羥基中氧原子的雜化方式為____,羥基間的相互作用力為_____。

(3)已知C60分子結(jié)構(gòu)和C60晶胞示意圖如圖所示:

則1個(gè)C60分子中含有的鍵個(gè)數(shù)為_____,與1個(gè)C60分子距離最近且相等的C60分子有_____個(gè),C60晶體的密度為_____gcm3(寫出表達(dá)式)。

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【題目】下列方法中,不能用于實(shí)驗(yàn)室制取氨的是

A. 加熱試管中的氯化銨固體

B. 在燒瓶中將熟石灰和氯化銨混合,加水調(diào)成泥狀后加熱

C. 將分液漏斗中的濃氨水滴入裝有生石灰的燒瓶中

D. 將燒瓶中的濃氨水加熱

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【題目】NaCl是我們生活中必不可少的物質(zhì)。將NaCl溶于水配成1mol·L1的溶液,溶解過(guò)程如圖所示,下列說(shuō)法正確的是

A.b的離子為Cl

B.溶液中含有NA個(gè)Na+

C.水合b離子的圖示不科學(xué)

D.40℃時(shí)該溶液的pH小于7,是由于Na+水解所致

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【題目】(1)藥物安全是國(guó)家高度重視的民生問(wèn)題,化學(xué)在新型藥物的研究中貢獻(xiàn)巨大。根據(jù)題意,用下列選項(xiàng)的字母代號(hào)填空。

A.阿司匹林(乙酸水楊酸) B.青霉素 C.抗酸藥(氫氧化鋁) D.麻黃堿

①治療胃酸過(guò)多,但患有嚴(yán)重的胃潰瘍,應(yīng)該選擇_______;

②可治療支氣管哮喘,但不宜過(guò)多服用(導(dǎo)致興奮)的藥物的是_______;

③是一種重要的抗生素類藥,有阻止多種細(xì)菌生長(zhǎng)的功能,該藥物是_______

④能使發(fā)熱的病人體溫降至正常,并起到緩解疼痛的作用,該藥物是_______。

(2)2017年11月23日,國(guó)產(chǎn)大型噴氣式客機(jī)C919首架機(jī)在航空工業(yè)試飛中心完成轉(zhuǎn)場(chǎng)陜西閻良后的首次試飛,標(biāo)志著C919向取得適航證并最終投入航線運(yùn)營(yíng)邁出關(guān)鍵一步。

①機(jī)身蒙皮使用的是第三代鋁鋰合金材料。下列不屬于鋁鋰合金性質(zhì)的是_______ (填字母)。

A.密度大 B.硬度大 C.抗腐蝕

②飛機(jī)輪胎屬于橡膠制品。下列材料可用來(lái)合成橡膠的是_______ (填字母)。

A.石英砂 B.異戊二烯 C.石灰石

③機(jī)體先進(jìn)復(fù)合材料的使用率達(dá)12%。下列屬于復(fù)合材料的是_______ (填字母)。

A.鈦合金 B.普通陶瓷 C.玻璃鋼

(3)良好的生態(tài)環(huán)境和科學(xué)的飲食可以提升生活質(zhì)量,根據(jù)題意,用下列選項(xiàng)的字母代號(hào)填空。

①臭氧層的破壞導(dǎo)致紫外線對(duì)地球表面輻射的增加,從而使全球皮膚癌的發(fā)病率明顯增加。造成這一現(xiàn)象的主要原因是_______;

A.大量使用氟氯烴

B.煉鋼時(shí)排放了大量高爐煤氣

C.石油煉制廠排放了大量的甲烷、氫氣

D.硝酸、硫酸工廠排放了大量的二氧化硫和一氧化氮

② 下列說(shuō)法正確的是_______;

A.為使火腿腸顏色更鮮紅,應(yīng)多加一些亞稍酸鈉

B.為攝取足夠的蛋白質(zhì),應(yīng)多吃肉、少吃豆制品

C.為減少室內(nèi)甲醛污染,應(yīng)提倡居室簡(jiǎn)單裝修

D.為增強(qiáng)嬰兒的食欲,應(yīng)在嬰兒食品中多加著色劑

③ 水體污染加劇了水資源的短缺。處理含Hg2+等重金屬離子的廢水常用的方法是_________;

A.沉淀法 B.中和法 C.蒸餾法 D.混凝法

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】N2H2合成NH3的能量變化如圖所示,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是(

A.N2(g)3H2(g)2NH3(l) H2(a-b-c)kJ/mol

B.N2(g)3H2(g)2NH3(g) H2(b-a)kJ/mol

C.1/2 N2(g)3/2H2(g)NH3(l) H(bc-a)kJ/mol

D.1/2 N2(g)3/2H2(g)NH3(g) H(ab)kJ/mol

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