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磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸...

磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等)可再生利用,其工艺流程如下:

已知:碳酸锂在水中的溶解度,0℃时为1.54g,90℃时为0.85g,100℃时为0.71g。

(1)上述流程中至少需要经过______次过滤操作。

(2)“氧化”发生反应的离子方程式为__________;若用HNO3代替H2O2不足之处是_____

(3)①已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。常温下,在Fe(OH)3悬浊液中,当溶液的pH=3.0时,Fe3+的浓度为________mol/L。

②实际生产过程中,“调节pH”生成沉淀时,溶液pH与金属元素的沉淀百分率(ω)的关系如下表:

pH

3.5

5.0

6.5

8.0

10.0

12.0

ω(Fe)/%

66.5

79.2

88.5

97.2

97.4

98.1

ω(Li)/%

0.9

1.3

1.9

2.4

4.5

8.0

 

则最佳的沉淀pH=________

(4)“沉锂" 时的温度应选(填标号)______为宜,并用___洗涤(填“热水" 或“冷水")。

a.90℃            b.60 ℃            c.30 ℃                d.0 ℃

(5)磷酸亚铁锂电池在工作时,正极发生LiFePO4和FePO4的转化,该电池放电时正极的电极反应式为________

(6)工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4,该反应的化学方程式为________

 

5 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 产生氮的氧化物,污染空气 2.6×10-6 8 a 热水 FePO4+e-+Li+=LiFePO4 2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑ 【解析】 由已知废旧电池正极片为磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等,加氢氧化钠溶液后,铝箔溶解,通过过滤除去含铝的溶液,滤渣加入硫酸,溶解磷酸亚铁锂,炭黑不溶,再过滤除去炭黑,滤液中加入H2O2,氧化Fe2+生成Fe3+,加入NaOH和NH3·H2O调节pH,使Fe3+变成Fe(OH)3沉淀。过滤后除去沉淀,滤液中加入碳酸钠,碳酸锂在水中的溶解度很小,把易容的硫酸锂转化为微溶的碳酸锂即可。 (1)根据上述分析可知上述流程中至少需要经过5次过滤操作。答案:5。 (2)H2O2具有强氧化性,可以把Fe2+氧化生成Fe3+,此反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;若用HNO3代替H2O2容易产生具有污染性的氮的氧化物气体。答案:H2O2+ 2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;产生氮的氧化物,污染空气; (3)①pH=3.0时,c(H+)=1.0×10-3 mol/L,c(OH-)=1.0×10-11mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,所以c(Fe3+)=2.6×10-39/(1.0×10-11)3 mol/L =2.6×10-6 mol/L;答案:2.6×10-6。 ②由图表数据分析可知pH=8时,铁元素的沉淀率较高,锂元素损失量较小,故应调节pH=8沉淀最佳;答案:8; (4)因为碳酸锂在水中的溶解度,0℃时为1.54g,90℃时为0.85g,100℃时为0.71g。90℃ 反应速率较快,而碳酸锂溶解度很小,所以“沉锂"时的温度应选90℃为宜,并用热水洗涤。答案:a、热水。 (5)磷酸亚铁锂电池在工作时,正极发生还原反应,所以是FePO4得电子生成,该电池放电时正极的电极反应式为FePO4+e-+Li+=LiFePO4;答案:FePO4+e-+Li+=LiFePO4。 (6)用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备LiFePO4,根据元素守恒即可得到化学方程式为:2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑;答案:2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑。  
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恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是________填序号

A.容器内混合气体颜色不再变化    容器内的压强保持不变

C.v(NO2)=v(NO)                       容器内混合气体密度保持不变

(2)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:

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该温度下,某时刻测得容器内N2O2NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L4.0×10-2mol/L3.0×10-3mol/L,此时反应的正反应速率和逆反应速率的关系:v_____v(“>”“<”“=”)

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高氯酸铵(NH4ClO4)可用作火箭推进剂等。制备NH4ClO4的工艺流程如下:

(1)电解NaClO3溶液时,ClO3-____极发生反应,其电极反应式为____

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②比较氧化性:ClO3-_____ClO4-(“>”“<”)

③两种方案相比,方案1的优点是____(答一条即可)

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(4)该流程中可循环利用的物质是_________(填化学式)

 

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1TiCl4遇水强烈水解,写出其水解的化学方程式___________________

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某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有AlAl2O3Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示:

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Al(OH)3

Ni(OH)2

Ksp近似值

10-17

10-39

10-34

10-15

 

 

现用含镍废催化剂制备NiSO4∙7H2O晶体,其流程图如下:

回答下列问题:

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