钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工艺流程如下图所示:
已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为:
FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl42-+2H2O。
(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是 。
(2)滤渣A的成分是 。
(3)滤液B中TiOCl42-转化生成TiO2的离子方程式为 。
(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是 。
(5) 写出由滤液D生成FePO4的离子方程式 。
(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中,所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是 。
火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会对环境造成严重影响。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。
利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如右图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应热△H3_____0(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数表达式为 。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示,试回答:
0~10 min内,氢气的平均反应速率为_____mol/(L·min)。第10 min后,若向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数 (填“变大”、“减少”或“不变”)。
(3)脱硫。
①有学者想利用如右图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。A、B是惰性电极,A极的电极反应式为: 。
②某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物,可作为化肥。常温下,将NH4NO3 溶解于水中,为了使该溶液中的NH4+ 和 NO3-离子的物质的量浓度之比等于1 : 1,可以采取的正确措施为( )
A.加入适量的硝酸,抑制 NH4+的水解
B.加入适量的氨水,使溶液的 PH = 7
C.加入适量的 NaOH 溶液,使溶液的PH = 7
D.加入适量的NH4NO3
醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O是一种氧气吸收剂,为红棕色晶体,易被氧化,微溶于乙醇,不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。其制备装置及步骤如下:
①检查装置气密性后,往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。
②关闭k2打开k1,旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。
③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3+)变为亮蓝色(Cr2+)时,把溶液转移到装置乙中,当出现大量红棕色晶体时,关闭分液漏斗的旋塞。
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥,称量。
(1)三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外,发生的另一个反应的离子方程式为 。
(2)实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为 。
(3)装置丙中导管口水封的目的是 。
(4)为洗涤[Cr(CH3COO)2)]2·2H2O产品,下列方法中最适合的是 。
A.先用盐酸洗,后用冷水洗 B.先用冷水洗,后用乙醇洗
C.先用冷水洗,后用乙醚洗 D.先用乙醇洗涤,后用乙醚洗
(5)已知其它反应物足量,实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g,取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol/L;实验后得干燥纯净的[Cr(CH3COO)2]2·2H2O 9.4g,则该实验所得产品的产率为 (不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)。
(6)铬的离子会污染水,常温下要除去上述实验中多余的Cr2+,最好往废液中通入足量的空气,再加入碱液,调节pH至少为 才能使铬的离子沉淀完全。
【已知Cr(OH)3的溶度积为6.3×10-31 , ≈4,lg2≈0.3】
(7) 一定条件下,[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受热得到CO和CO2的混合气体,请设计实验检验这两种气体的存在。
。
常温下,向10mL 0.1 mol·L-1的HR溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液,所得溶液pH及导电性变化如图。下列分析不正确的是
A.b点溶液pH=5,此时酸碱恰好中和
B.a~b点导电能力增强,说明HR为弱酸
C.c点溶液存在c(NH4+)>c(R-)、c(OH-)>c(H+)
D.b~c任意点溶液均有c(H+)·c(OH-)=Kw=1.0×10-14
有四种短周期元素(除稀有气体之外)X、Y、M、N,其中X是短周期中金属性最强的元素;Y原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍,是电子层数的2倍;M的单质是一种有色气体,可用于自来水的消毒;N的最高价氧化物对应的水化物是药物胃舒平的有效成分,该药物用于治疗胃酸过多。下列说法正确的是
A.X有两种常见氧化物,所含的化学键类型完全相同
B.N与M形成的化合物的水溶液显酸性
C.离子半径:N>X,Y>M
D.气态氢化物的稳定性:Y>M
硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图所示,该电池工作时反应为4VB2+11O2===4B2O3+2V2O5。下列说法正确的是
A.电极a为电池负极
B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过
C.电子由VB2极经KOH溶液流向a电极
D.VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O