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【化学—选修2 化学与技术】 锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学...

【化学—选修2 化学与技术

锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料,磷酸铁是其前驱体,充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料,成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究,设计实验流程如下:

已知: FePO4可溶于稀H2SO4,不溶于水和其他的酸。

Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g

373K下,Li2CO3的溶解度为0.72g

Ksp[Al(OH)3]=10-32   Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38

(1)操作1为:                    

(2)滤液A中通入过量CO2的化学方程式为:                    

3)可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种)                   

4)完成操作3中的离子方程式:                     

5)该锂电池充电时的极反应式:                   

6)操作4中应选择试剂                    

7)沉淀C的成分             

 

(1)过滤(2)CO2+2H2O+NaAlO2=NaHCO3+Al(OH)3 (3)升温,搅拌,增大浓度,增加时间等; (4)2LiFePO4+H2O2+2H+=2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O (5)LiFePO4 -e- =FePO4 + Li+(6)NaOH (7)Li2CO3 【解析】 试题分析:(1)操作1后得到滤渣,说明是过滤; (2)铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀,反应的方程式为CO2 + 2H2O + NaAlO2 = NaHCO3 + Al(OH)3。 (3)提高操作1浸出率的方法有升温,搅拌,增大浓度,增加时间等; (4)正极废料中LiFePO4、碳粉和铝箔在加入氢氧化钠溶液时,铝被溶解,滤渣A中含有LiFePO4、碳粉,在操作3中LiFePO4被双氧水氧化,反应的离子方程式为2LiFePO4+H2O2+2H+=2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O。 (5)该锂电池充电时的阳极发生氧化反应,电极反应式为LiFePO4 -e- =FePO4 + Li+。 (6)滤液B中含有硫酸铁,操作4是将铁离子沉淀的过程,可以选择试剂氢氧化钠。 (7)根据流程图和信息②,沉淀C为Li2CO3。 考点:考查物质的分离与提纯实验设计  
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考点分析:
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电子工业中,用氯化铁溶液作为印刷电路铜板蚀刻液。请按要求回答下列问

1)若向氯化铁溶液中加入一定量的澄清石灰水,调节溶液pH,可得红褐色沉淀,该反应的离子方程式为:               该过程中调节溶液的pH为5,则c(Fe3+)为            mol·L1。(己知:Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38

(2)某探究小组设计如下线路处理废液和资源回收:

①用足量FeCl3溶液蚀刻铜板后的废液中含有的金属阳离子有:              

FeCl3蚀刻液中通常加入一定量的盐酸,其中加入盐酸的目的                

步骤①中加入H2O2溶液的目的是                        

已知:生成氢氧化物沉淀的pH

 

Cu(OH)2

Fe(OH)2

Fe(OH)3

开始沉淀时

4.7

7.0

1.9

沉淀完全时

6.7

9.0

3.2

根据表中数据推测调节pH的范围是               

写出步骤②中生成CO2的离子方程式                   (已知Cu2(OH)2CO3溶于水)

 

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亚硝酸氯(C1NO)是有机合成中的重要试剂。可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+C12(g)2C1NO(g),

(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:

2NO2(g)+NaC1(s)NaNO3(s)+ClNO(g)   K1

4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)  K2

2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)   K3

K1,K2,K3之间的关系为K3=______________

(2)已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O):

则2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)反应的△H和a的关系为△H=________kJ/mol。

3)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molC12(g),在不同温度下测得c(C1NO)与时间的关系如图A:

由图A可判断T1         T2该反应的△H________0 (填“>”“<”或“=”)。

反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=____________mol/(L·min)

T2时该反应的平衡常数K=____________

4 一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(C12)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是________点。

 

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铵明矾是一种广泛应用于医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品以高岭土(含SiO2Al2O3、少量Fe2O3)为原料制备硫酸铝晶体[Al2(SO4)3·18H2O]和铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]的实验方案如下图所示。

请回答下列问题:

(1)高岭土首先需要灼烧,实验室灼烧高岭土所需的实验仪器有            (填字母)。

A蒸发皿  B泥三角  C漏斗  D酒精灯  e三脚架  f坩埚 g烧杯  h试管

(2)写出酸溶过程中发生反应的离子方程式:                    

(3)检验滤液2中是否含有Fe3+的实验方法为:                   ;滤渣2的主要成分为:             (填化学式)。

(4)滤液2→硫酸铝晶体的操作包含的实验步骤有:                              、洗涤、干燥。

(5)中和结晶操作是将过滤出硫酸铝晶体后的滤液,先用硫酸调节酸铝比(溶液中游离硫酸和硫酸铝的物质的量之比),再用氨水中和至一定的pH值即可析出铵明矾晶体,写出该过程中的总反应方程式:                      

 

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某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如右图所示,下列说法正确的是

A.A为电源负极

B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O+6Fe2++14H=2Cr3++6Fe3++7H2O

C.阴极区附近溶液pH降低

D.若不考虑气体的溶解,当收集到13.44L H2 (标准状况)时,有0.2molCr2O被还原

 

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下列有关说法中正确的是

A. 已知25℃NH4CN溶液显碱性,25℃时的电离平衡常数K(NH3·H2O)>K(HCN)

B. 由水电离出的c(H)=1012mol·L1的溶液中:NaBa2+HCO3Cl可以大量共存

C. 已知Ksp(AgCl)=1.56×1010Ksp(Ag2CrO4)=9.0×1012。向含有ClCrO42-且浓度均为0.010 mol·L-1溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1AgNO3溶液时,CrO42-先产生沉淀

D. 常温下pH=7CH3COOHNaOH混合溶液中,c(Na)>c(CH3COO)

 

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