【題目】廢舊鋰離子電池的正極材料試樣(主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等)可通過下列實驗方法回收鈷,并制備金屬鋰。
已知:①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH:
氫氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 |
開始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
②Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表:
溫度/℃ | 0 | 10 | 20 | 50 | 75 | 100 |
Li2CO3的溶解度/g | 1.539 | 1.406 | 1.329 | 1.181 | 0.866 | 0.728 |
(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為_____。
(2)上述流程中為加快化學反應速率而采取的措施是_____。
(3)在上述溶解過程中,通入SO2的目的為_____。
(4)加NaOH調pH的目的是_____。
(5)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的離子方程式_____。
(6)洗滌所得Li2CO3沉淀要使用_____(填“熱水”或“冷水”),將氯化鋰溶液蒸干的過程中還需不斷通入HCl氣體,其作用是_____。
(7)Co(OH)2在空氣中加熱時,固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時已完全脫水,則1000℃時,剩余固體的成分為_____(填化學式)。
【答案】+3 研磨 將Co 3+還原為Co 2+ 將Fe3+、 Al3+轉化為沉淀除去 Co2++2OH﹣=Co(OH)2↓ 熱水 抑制LiCl 水解,同時帶走水蒸氣 CoO
【解析】
正極材料經(jīng)過研磨后變成粉末狀,增大表面積,與稀硫酸反應時能加快反應速率,二氧化硫具有還原性,通入二氧化硫,可將Co 3+還原為Co 2+;根據(jù)部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH可知,第一次加入NaOH調pH的目的是將Fe3+、 Al3+轉化為沉淀除去;第二次加入NaOH沉淀Co;再次加入NaOH和Na2CO3使Li轉化為Li2CO3沉淀;Li2CO3沉淀和鹽酸反應生成氯化鋰,再經(jīng)過加熱蒸干、電解得到Li單質。
(1)LiCoO2中,Li為+1價、O為﹣2價,則Co元素的化合價為+3,故答案為:+3;
(2)將固體研磨的目的是為加快化學反應速率,故答案為:研磨;
(3)二氧化硫具有還原性,通入二氧化硫,可將Co 3+還原為Co 2+,故答案為:將Co 3+還原為Co 2+;
(4)濾液中含有Fe3+、 Al3+,加NaOH調pH的目的是將Fe3+、 Al3+轉化為沉淀除去,故答案為:將Fe3+、 Al3+轉化為沉淀除去;
(5)“沉鈷”過程中發(fā)生反應的離子方程式為Co2++2OH﹣=Co(OH)2↓,故答案為:Co2++2OH﹣=Co(OH)2↓;
(6)溫度升高,溶解度降低,則應用熱水洗滌,避免碳酸鋰溶解,將氯化鋰溶液蒸干的過程中還需不斷通入HCl氣體,其作用是 抑制LiCl 水解,同時帶走水蒸氣,
故答案為:熱水; 抑制LiCl 水解,同時帶走水蒸氣;
(7)根據(jù)質量守恒定律,在變化過程中,Co的質量沒有變,假設原始固體質量為100g,則n(Co)=mol,m(Co)=100×g;
在1000℃時,固體質量不再變化,說明Co(OH)2完全分解,n(Co):n(O)=:[(80.65﹣100×)×]=1:1,剩余固體成分為CoO,故答案為:CoO。
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【題目】ClO2 是一種高效安全的殺菌消毒劑。用氯化鈉電解法生成ClO2的工藝原理示意圖如下圖, 發(fā)生器內電解生成ClO2。下列說法正確的是
A. a氣體是氯氣,b氣體是氫氣
B. 氯化鈉電解槽內每生成2 mol a氣體,轉移2mol e-
C. ClO2發(fā)生器中陰極的電極反應式為:ClO3- + 2H+ + e-ClO2↑ + H2O
D. 為使a、b氣體恰好完全反應,理論上每生產(chǎn)1molClO2需要補充44.8Lb氣體(標況下)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列關于有機化合物M和N的說法正確的是
A.等物質的量的兩種物質跟足量的NaOH反應,消耗NaOH的量相等
B.完全燃燒等物質的量的兩種物質生成二氧化碳和水的量分別相等
C.一定條件下,兩種物質都能發(fā)生酯化反應和氧化反應
D.N分子中,可能在同一平面上的原子最多有14個
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下面是利用工業(yè)冶煉硫酸銅(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等雜質)提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程。
已知:①Fe3+ Cu2+ 開始沉淀的pH分別2.7、5.4,完全沉淀的pH分別為3.7、6.4;
②KSP[(Cu(OH)2]=2×10-20
(1)溶解操作中需要配制含銅64g/L的硫酸銅溶液100L,需要稱量冶煉級硫酸銅的質量至少為 Kg。
(2)氧化步驟中發(fā)生的離子反應方程式為①
②AsO2— + H2O2+ H+=H3AsO4 ③ H3AsO4+ Fe3+=FeAsO4↓+ 3H+
(3)若要檢驗調節(jié)pH后溶液的Fe3+是否除盡,方法是 ;氧化后需要將溶液進行稀釋,稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過 mol·L-1。
(4)固體I的主要成分除 FeAsO4外還有 ,操作I為
(5)利用以上電鍍級硫酸銅作為電解質溶液,電解粗銅(含鐵、銀雜質)制備純銅,寫出陽極發(fā)生的電極反應方程式
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【題目】將4.6 g金屬鈉投入到足量水中,得ag溶液;將4.8 g金屬鎂投入到足量鹽酸中,得bg溶液,假設水的質量與鹽酸的質量相等,則反應后兩溶液的質量關系式為 ( )
A.a=bB.a>b
C.a<bD.無法判斷
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【題目】關于下列轉化過程分析不正確的是
A.Fe3O4 中 Fe 元素的化合價為+2、+3
B.過程Ⅰ中每消耗 58 g Fe3O4 轉移 1 mol 電子
C.過程Ⅱ的化學方程式為 3FeO+H2OFe3O4+H2↑
D.該過程總反應為 2H2O═2H2↑+O2↑
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一定溫度下,向一容積為2L的恒容密閉容器中充入2molA與3molB,在一定條件下反應:A(g)+B(g)C(g),△H >0,達到平衡后容器內壓強是開始時的84%。若加入某種催化劑后反應的能量變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A.由圖可知,加入催化劑之后,原反應分成了兩步,第一步反應較慢
B.若40s后達到平衡,則用A表示該反應的速率為0.01molL-1min-1
C.當容器c(B)/c(A)不再改變時,不能說明該反應達到了平衡狀態(tài)
D.達到平衡時,C的體積分數(shù)約為25%
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】對于化學反應:N2(g)+O2(g)2NO(g),在密閉容器中,下列條件的改變引起該反應的反應速率的變化是什么(填在橫線上)。
A.縮小體積使壓強增大______________________________________________________。
B.體積不變充入N2使壓強增大________________________________________________。
C.體積不變充入氬氣使壓強增大_______________________________________________。
D.壓強不變充入氬氣使體積增大_______________________________________________。
E.增大體積使壓強減小_______________________________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一定條件下,向某密閉容器中加入一定量的N2和H2發(fā)生可逆反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.2kJmol—1,測得0到10秒內,c(H2)減小了0.75molL—1,下列說法正確的是
A.10到15秒內c(NH3) 增加量等于0.25mol L—1
B.化學反應速率關系是:3υ正(H2)= 2υ正(NH3)
C.達平衡后,分離出少量NH3,V正 增大
D.該反應的逆反應的活化能不小于92.2kJmol—1
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