【題目】鎳鈷錳酸鋰電池是一種高功率動(dòng)力電池。采用廢舊鋰離子電池回收工藝制備鎳鈷錳酸鋰三元正極材料(鋁電極表面涂有LiNi1-x-yCoxMnyO2)的工藝流程如圖所示:
回答下列問題
(1)廢舊鋰離子電池拆解前進(jìn)行“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是_______。
(2)能夠提高“堿浸”效率的方法有______(至少寫兩種)。
(3)“堿浸”過程中,鋁溶解的離子方程式為_____。
(4)實(shí)驗(yàn)室模擬“堿浸”后過濾的操作,需用到的玻璃儀器有_____;過濾后需洗滌,簡述洗滌的操作過程:_____。
(5)LiCoO2參與“還原”反應(yīng)的離子方程式為_______。
(6)溶液溫度和浸漬時(shí)間對鈷的浸出率影響如圖所示:
則浸出過程的最佳條件是______。
(7)已知溶液中Co2+的濃度為1.0mol·L-1,緩慢通入氨氣,使其產(chǎn)生Co(OH)2沉淀,則Co2+沉淀完全時(shí)溶液的最小pH為______(已知:離子沉淀完全時(shí)c(Co2+)≤1.0×10-5mol·L-1,Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15,1g2=0.3,溶液體積變化忽略不計(jì))。
(8)寫出“高溫?zé)Y(jié)固相合成”過程的化學(xué)方程式:_______。
【答案】放電有利于Li+向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料 粉碎、適當(dāng)增大NaOH的濃度、適當(dāng)升高溫度等 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ 漏斗、燒杯、玻璃棒 沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀,待水濾出后重復(fù)操作2~3次 2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 75℃,30 min 9.3 (4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O
【解析】
(1)“放電處理”有利于鋰在正極的回收,Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動(dòng);
(2)提高浸出率的方法有粉碎、適當(dāng)增大NaOH的濃度、適當(dāng)升高溫度等;
(3)“堿浸”過程中,鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣;
(4)過濾需用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒;洗滌沉淀的操作為:沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀,待水濾出后重復(fù)操作2~3次;
(5)LiCoO2中Li元素為+1價(jià),O元素為-2價(jià),故Co元素化合價(jià)為+3價(jià),LiCoO2為難溶物,H2SO4為電解質(zhì),H2O2還原LiCoO2中+3價(jià)Co元素,由此寫出反應(yīng)的離子方程式;
(6)由圖可知,在75℃,30 min條件下鈷的浸出率最高;
(7)根據(jù)溶度積常數(shù)及水的離子積,逐步推理得出答案;
(8)Ni2+、Co2+、Mn2+與NH3H2O反應(yīng)生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2與Li2CO3,并高溫?zé)Y(jié)固相合成,根據(jù)原子守恒可得到化學(xué)方程式。
(1)放電時(shí),負(fù)極上生成鋰離子,鋰離子向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料中,所以“放電處理”有利于鋰在正極的回收,
故答案為:放電有利于Li+向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料;
(2)提高浸出率的方法有粉碎、適當(dāng)增大NaOH的濃度、適當(dāng)升高溫度等,
故答案為:粉碎、適當(dāng)增大NaOH的濃度、適當(dāng)升高溫度等;
(3)“堿浸”過程中,鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,離子方程式為2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑,
故答案為:2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(4)過濾需用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒;洗滌沉淀在過濾器中進(jìn)行,其操作為:沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀,待水濾出后重復(fù)操作2~3次;
故答案為:漏斗、燒杯、玻璃棒;沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀,待水濾出后重復(fù)操作2~3次;
(5)LiCoO2中Li元素為+1價(jià),O元素為-2價(jià),故Co元素化合價(jià)為+3價(jià),LiCoO2為難溶物,H2SO4為電解質(zhì),H2O2還原LiCoO2中+3價(jià)Co元素,反應(yīng)的離子方程式為2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑,
故答案為:2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑;
(6)由圖可知,在75℃,30 min條件下鈷的浸出率最高,
故答案為:75℃,30 min;
(7)Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15,沉淀完全時(shí)c(OH-)===2×10-5mol/L,c(H+)===5×10-10mol/L,pH=-lgc(H+)=-lg5×10-10=9.3,
故答案為:9.3;
(8)Ni2+、Co2+、Mn2+與NHspan>3H2O反應(yīng)生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2與Li2CO3,并高溫?zé)Y(jié)固相合成,根據(jù)原子守恒可得到化學(xué)方程式為(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O,
故答案為:(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】游離態(tài)氮稱為惰性氮,游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮稱之為氮的活化,在氮的循環(huán)系統(tǒng)中,氮的過量“活化”,則活化氮開始向大氣和水體過量遷移,氮的循環(huán)平衡被打破,導(dǎo)致全球環(huán)境問題。
Ⅰ. 氮的活化
工業(yè)合成氨是氮的活化重要途徑之一,在一定條件下,將N2 和 H2 通入到體積為0.5L的恒容容器中,反應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示:
(1)10min內(nèi)用NH3表示該反應(yīng)的平均速率,v(NH3)=____________。
(2)在第10min和第25min改變的條件可能分別是_________、________(填字母)。
A.加了催化劑 B. 升高溫度 C. 增加NH3的物質(zhì)的量
D.壓縮體積 E.分離出氨氣
(3)下列說法能說明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________(填字母)。
A. 容器中氣體密度不變 B. 容器中壓強(qiáng)不變
C. 3v(H2)正=2v(NH3)逆 D. N2、H2、NH3分子數(shù)之比為1∶3∶2
Ⅱ.催化轉(zhuǎn)化為惰性氮 已知:SO2、CO、NH3等都可以催化還原氮氧化物生成惰性氮。
(4)在250C、101KPa時(shí),N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1= -92.4kJ/mol.
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2= -571.6 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3= +180kJ/mol
則NO與NH3反應(yīng)生成惰性氮的熱化學(xué)方程式______________________________。
(5)在有氧條件下,新型催化劑M能催化CO與NOx反應(yīng)生成N2。現(xiàn)向某密閉容器中充入等物質(zhì)的量濃度的NO2和CO氣體,維持恒溫恒容,在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):
4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H<0,相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
0min | 5min | 10min | 15min | 20min | |
c(NO2) /mol·L-1 | 2.0 | 1.7 | 1.56 | 1.5 | 1.5 |
c(N2) /mol·L-1 | 0 | 0.15 | 0.22 | 0.25 | 0.25 |
①計(jì)算此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=______,
②實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx裝置如圖,(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)(a<b),電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式:_________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】298K時(shí),將0.1mol·L-1的兩種鈉鹽NaX、NaY溶液加水稀釋,溶液的pH 與稀釋倍數(shù)的對數(shù)的關(guān)系如圖所示.下列說法不正確的是
A. 酸性:HY>HX
B. 298K時(shí),K(HX)/ K(HY)= 1/100
C. =2時(shí),c(HX)+c(X- )=c(HY)+c(Y- )
D. 相同濃度時(shí),NaX和NaY兩溶液中離子總濃度相等
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硼及硼的化合物有著廣泛的用途。請回答下列問題:
(1)硼在元素周期表中的位置為_________,電子排布式是________,硼元素有兩種天然同位素10B和11B,硼元素的近似相對原子質(zhì)量為10.8,則兩種同位素原子的原子個(gè)數(shù)之比為_______。
(2)單質(zhì)硼(B)在一定條件下與NaOH溶液反應(yīng)生成NaBO2和一種氣體,請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________。
(3)與B一個(gè)周期的元素Be和C,它們的電離能由小到達(dá)的順序 _______________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】肼(H2NNH2)是一種高能燃料,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如下圖所示。已知斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ):N≡N為942、O=O為500、N—N為154,則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量(kJ)是:
A. 194 B. 391 C. 516 D. 658
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上常用電解硫酸鈉溶液聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如圖所示,其中陰極和陽極均為惰性電極.測得同溫同壓下,氣體甲與氣體乙的體積比約為2:1,以下說法正確的是 ( )
A. b電極反應(yīng)式:2H2O+4e-=O2↑+4H+
B. 離子交換膜d為陰離子交換膜
C. 丙為硫酸溶液,丁為氫氧化鈉溶液
D. a電極連接電源的正極作陽極
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】X(g)+3Y(g) 2Z(g)ΔH=-a kJ·molˉ1 ,一定條件下,將1 mol X和3 mol Y通入2L的恒容密閉容器中,反應(yīng)10min,測得Y的物質(zhì)的量為2.4 mol。下列說法正確的是
A.10min內(nèi),Y的平均反應(yīng)速率為0.03 mol·Lˉ1·sˉ1
B.第10min時(shí),X的反應(yīng)速率為0.01 mol·Lˉ1·minˉ1
C.10min內(nèi),消耗0.2 mol X,生成0.4 mol Z
D.10min內(nèi),X和Y反應(yīng)放出的熱量為a kJ
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種形狀像蝴蝶結(jié)的有機(jī)分子Bowtiediene,其形狀和結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)該分子的說法中錯(cuò)誤的是
A. 生成1 mol C5 H12至少需要4 mol H2
B. 該分子中所有碳原子在同一平面內(nèi)
C. 三氯代物只有一種
D. 與其互為同分異構(gòu)體,且只含碳碳三鍵的鏈烴有兩種
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時(shí),向20 mL 0.01 mol·L-1HA(aq)中不斷滴入0.02 mol·L-1 NaOH(aq),混合溶液pH變化如圖所示。此過程溶液下列說法不正確的是(已知:25℃時(shí)一元酸HA(aq)電離平衡常數(shù)Ka=1.6×10-5)
A. a點(diǎn)溶液的pH大于3
B. b點(diǎn)溶液中離子:c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C. c點(diǎn)表示酸HA(aq)和NaOH(aq)溶液恰好完全反應(yīng)
D. d點(diǎn)溶液加水稀釋后c(H+)/c(HA)的值會(huì)增大
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