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某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素...

某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到Co2O3和锂盐。

已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的C2O42离子生成Co(C2O4)n2(n-1)而溶解。

(1)“还原酸浸过程中,LiCoO2发生反应的离子方程式为________,该过程温度通常控制在40℃以下的原因是________

(2)“除铝铁过程的NaClO3的作用是_______

(3)“沉钴过程中,(NH4)2C2O4的加入量(a)、沉淀反应的温度(b)与钴的沉淀率关系如图所示:

①随n(C2O42)n(Co2)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因是_______

②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___________

(4)已知沉锂过程中,滤液a中的c(Li)约为101mol·L1,部分锂盐的溶解度数据如表所示。

 

Li2SO4

Li2CO3

0

36.1g

1.33g

100

24.0g

0.72g

 

 

结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b_________(写化学式),相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,加热浓缩,________,洗涤干燥。

 

2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O 防止H2O2受热分解 将Fe2+氧化为Fe3+ 过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 CoC2O4的溶解度随温度升高而逐渐增大 Na2CO3 趁热过滤 【解析】 (1) LiCoO2为电极材料,故不能拆写,结合流程分析需要将三价钴还原为二价,故H2O2被氧化生成氧气; (2) 氯酸钠将Fe2+氧化为Fe3+,碳酸钠调节pH,促进水解除去Fe3+和Al3+; (3) ①随n(C2O):n(Co2+)比值的增加,过量的C2O与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小; ②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,溶解度随温度升高而逐渐增大; (4)由于Li2CO3的溶解度更小,故应加入碳酸盐将Li+转化为Li2CO3,因为滤液a中Li+浓度较小,故最佳方法应在高于室温时进行结晶以提高产率。 (1) LiCoO2为电极材料,故不能拆写,结合流程分析需要将三价钴还原为二价,故H2O2被氧化生成氧气,反应的离子方程式为:2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O;该过程温度通常控制在40℃以下的原因是:防止H2O2受热分解。答案为:2LiCoO2+H2O2+6H+ = 2Li++2Co2++O2↑+4H2O;防止H2O2受热分解 (2) “除铝铁”过程氯酸钠的作用是:氯酸钠将Fe2+氧化为Fe3+,便于在用碳酸钠调节pH时沉淀而除去。答案为:将Fe2+氧化为Fe3+ (3) ①随n(C2O):n(Co2+)比值的增加,过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解,钴的沉淀先逐渐增大后又逐渐减小。答案为:过量的C2O与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 ②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,溶解度随温度升高而逐渐增大。答案为: CoC2O4的溶解度随温度升高而逐渐增大 (4)由于Li2CO3的溶解度更小,故应加入Na2CO3将Li+转化为Li2CO3,因为滤液a中Li+浓度较小,故最佳方法应在高于室温时进行结晶以提高产率。相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,加热浓缩,趁热过滤,洗涤干燥。答案为:Na2CO3;趁热过滤
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考点分析:
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含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

(1)氨和肼(N2H4)是两种最常见的氮氢化物。

己知:4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)  ΔH1=-541.8kJ/mol,化学平衡常数为K1

N2H4(g)O2(g)N2(g)2H2O(g)  ΔH2=-534.0kJ/mol,化学平衡常数为K2

则用NH3O2制取N2H4(g)的热化学方程式为________,该反应的化学平衡常数K=________(K1K2表示)

(2)对于反应:2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g),在一定温度下,于1L的恒容密闭容器中充入0.1mol NO0.3mol CO,反应开始进行。

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母序号)

A.c(CO)=c(CO2)          

B.容器中混合气体的密度不变

C.v(N2)=2v(NO)        

D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变

②图为容器内的压强(P)与起始压强(Pº)的比值(P/Pº)随时间(t)的变化曲线。05min内,该反应的平均反应速率v(N2)= ___________,平衡时NO的转化率为_____

(3)使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH47之间,写出阴极的电极反应式_________________________

 

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某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。已知:2NaOH+2NO2NaNO3+NaNO2+H2O2NaOH+NO2+NO2NaNO2+H2O。请回答下列问题:

I.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO

(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为___________

(2)装置C的作用为__________

(3)乙同学认为用装置F代替B更合理,理由为_______

II.探究NONa2O2反应。

已知:NaNO2既有氧化性,又有还原性;J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3

(4)检验上图装置气密性的方法为_________

(5)实验结束后,设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成__________(可供选择的试剂:蒸馏水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)

 

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用如图所示装置进行中和热测定实验,请回答下列问题:

(1)仪器A的名称为_________

(2)50mL HCl(0.1mol·L-1)溶液与50mL NaOH(0.1mol·L-1) 溶液在小烧杯中进行中和反应,通过实验并计算可得中和热为54.8kJ/ mol,上述实验数值与57.3kJ/mol有偏差,产生此偏差的原因可能是______(填字母序号)

a.实验装置保温、隔热效果差

b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度

c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

(3)若用50mL 0.1mol·L-1 CH3COOH溶液代替HCl溶液进行上述实验,测得反应前后温度的变化值会_______(偏大偏小不受影响”)

 

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现己知N2(g)H2(g)反应生成1 molNH3(g)过程中能量变化如图所示:

根据下列键能数据计算N-H键键能为____________kJ/mol

化学键

H-H

NN

键能(kJ/mol)

436

946

 

 

 

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实验测得4g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出90.8 kJ的热量。试写出甲醇燃烧热的热化学方程式________

 

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