二氟磷酸锂(LiPO2F2)作为电解液添加剂能够有效提升锂电池的循环性能。在氮气气氛下,在PFA(全氟烷氧基树脂)烧瓶中加入高纯LiPF6和Li2CO3固体,以碳酸二甲酯作溶剂制备LiPO2F2,其流程如下:
已知:LiPF6是一种白色结晶或粉末,潮解性强,遇水发生反应如下:LiPF6+H2OLiF+POF3↑+2HF↑
(1)反应Ⅰ需要控制在60℃的条件下进行,适宜的加热方式为_____________。
(2)反应Ⅰ中有一种无色无味的气体生成,该气体的电子式为_______________。反应Ⅰ的化学方程式为______________________________________。
(3)高纯LiPF6需要控制适当过量的原因可能是_____________________________。 LiPO2F2制备过程中不采用玻璃仪器的原因是____________________________。
(4)保持其他实验条件都不变,在精制过程中加入提纯溶剂(杂质和LiPO2F2均可溶解在提纯溶剂中),LiPO2F2在提纯溶剂中的浓度对产品纯度和收率(收率=×100%)的影响如图所示。由图可知,随着LiPO2F2浓度的减小,产品纯度逐渐增大,收率逐渐降低。其原因可能是_______
(5)已知:常温下,碳酸锂微溶于水,碳酸氢锂可溶于水。工业级碳酸锂中含有少量难溶于水且与CO2不反应的杂质。请设计从工业级碳酸锂制备高纯碳酸锂的实验方案。(实验中须使用的试剂有:去离子水,CO2气体;除常用仪器外须使用的仪器:恒温水浴锅、真空干燥箱)__________
(6)已知碳酸锂Ksp=8.6×10-4,向浓度为0.2mol·L-1的硫酸锂溶液中加入等体积的碳酸钠溶液产生沉淀,则所加碳酸钠溶液的最低浓度为______________________。
锡酸钠用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。工业上以锡碲渣(主要含Na2SnO3和Na2TeO3)为原料,制备锡酸钠的工艺流程图如下,请回答下列问题:
已知:锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。
(1)“碱浸”过程中,锡碲浸出率与溶液中游离碱质量浓度关系如图所示,则最理想的质量浓度为__________,理由是______________。
(2)如图反映的是“除碲”过程中反应温度对碲脱除率的影响关系,70℃后随温度升高碲脱除率下降的原因可能是______________。
(3)“除碲”反应的离子方程式为_________________。
(4)从“溶析结晶”回到“碱浸”的物质除烧碱外,主要还有_____________(写化学式)。
(5)“溶析结晶”母液中还含有少量SbO43-,可用锡片将Sb置换出来,锡转化成最高价含氧酸盐,写出反应的离子方程式___________________。
碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”。工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te、含Ag、Au等杂质)为原料提取碲并回收金属,其工艺流程如下:
已知:TeO2微溶于水,易与较浓的强酸、强碱反应。回答下列问题:
(1)已知Te为VIA族元素,TeO2被浓NaOH溶液溶解,所生成盐的化学式为____________。
(2)“酸浸2”时温度过高会使Te的浸出率降低,原因是________________________。
(3)“酸浸1”过程中,控制溶液的酸度使Cu2Te转化为TeO2,反应的化学方程式为____________;
“还原”过程中,发生反应的离子方程式为_____________________________。
(4)工业上也可用电解法从铜阳极泥中提取碲,方法是:将铜阳极泥在空气中焙烧使碲转化为TeO2,再用NaOH溶液碱浸,以石墨为电极电解所得溶液获得Te。电解过程中阴极上发生反应的电极方程式为____________________。在阳极区溶液中检验出有TeO42-存在,生成TeO42-的原因是_____________________。
(5)常温下,向l mol·L-1 Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH=5时,c(TeO32-):c(H2TeO3)=__________。(已知:H2TeO3的Ka1=1.0×10-3 Ka2=2.0×10-8)
氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式_________。
②反应I和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是_______(填“反应I”或“反应Ⅱ”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是__________(反应未使用催化剂)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:
①T℃时,该反应的平衡常数为_____________________(保留两位有效数字)。
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________________________。
③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___,理由是________。
金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答下列问题:
(1)钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V2O74-中V元素的化合价是________,溶液中VO3-转化为V2O74-的离子方程式为________。
(2)偏钒酸铵是最普通的钒酸盐,将V2O5溶于碳酸钠溶液中(有气体生成),然后加入氯化铵,便可析出偏钒酸铵(NH4VO3),该过程总反应的化学方程式为________;当pH超过8.0时偏钒酸铵会发生转化,其原因是溶液中的VO3-转化为V2O74-、________(请另写出一点原因)。
(3)NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=pkJ/mol反应的催化剂,其催化原理如图2所示。
①过程a和过程b的热化学方程式为
V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) ΔH=qkJ/mol
V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) ΔH=rkJ/mol
则过程c的热化学方程式为_________。
②T℃时反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0中SO3的转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图3所示。T℃时,将2molSO3置于10L密闭容器中,反应达到平衡后,体系总压强为0.10MPa。则T℃时B点的化学平衡常数Kc=_________。
(4)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如图4所示。
①充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色;
②充电时若转移的电子数为NA个,则左槽溶液中n(H+)的变化量为______。
随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。
Ⅰ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H<0
(1)写出一种可以提高NO的转化率的方法:__________
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反应物,发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________
A.c(NH3)︰c(NO) =2︰3 B.n(NH3)︰n(N2) 不变 C.容器内压强不变 D.容器内混合气体的密度不变 E.1molN—H键断裂的同时,生成1molO—H键
(3)已知该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6 (NO),v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数),该反应的平衡常数K=k正/k逆,则x=_____,y=_______。
(4)某研究小组将2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中,在Ag2O催化剂表面发生上述反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示:
①在5min内,温度从420K升高到580K,此时段内NO的平均反应速率v(NO)=_______;
②在有氧条件下,温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是___________。
Ⅱ.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NO和NO2不同配比混合气通入尿素溶液中,总氮还原率与配比关系如图。
(5) 用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气,可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应的化学方程式____。
(6)随着NO和NO2配比的提高,总氮还原率降低的主要原因是________________。