满分5 > 高中化学试题 >

2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,锂离子电池是目前应用广泛的一类电池...

2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,锂离子电池是目前应用广泛的一类电池。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含有少量MgOFe2O3SiO2等杂质)为原料,制备锂离子电池电极材料的工艺流程如图所示:

已知:①滤液1中含Ti微粒的主要存在形式为TiO2+

)Ksp(FePO4)=1.3×10-22Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24;溶液中某离子浓度小于等于10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。

请回答下列问题:

1)滤渣1中主要成分的化学式为__

2结晶温度需控制在70℃左右,若温度过高会导致的后果为__

3转化I”后所得溶液中c(Mg2+)=0.01mol·L-1,若其中Fe3+沉淀完全,则溶液中c(PO43-)的范围为__

4煅烧I”反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为__

5转化II”H2TiO3的转化率(α)与温度(T)的关系如图所示。T0℃时,一定时间内H2TiO3的转化率最高的原因为__

 

6Li2Ti5O15-1价与-2O原子的数目之比为___煅烧II”反应中同时生成两种参与大气循环的气体,该反应的化学方程式为__

7)某锂离子电池放电时的电池反应为Li1-xFePO4+LixC6=LiFePO4+6C,则充电时阳极的电极反应式为__

 

SiO2 TiO2+会提前水解而降低H2TiO3的产率,且使滤渣2中混有杂质 mol/L c(PO43-)<1.010-9mol/L 2:1 温度低于T0℃时,反应速率随温度升高而加快,H2TiO3的转化率升高,高于T0℃时后,双氧水分解和氨气的挥发导致反应速率减小,使H2TiO3的转化率降低 8:7 Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2 LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+ 【解析】 铁矿石加入硫酸溶解过滤得到滤渣为二氧化硅,滤液1为MgCl2、FeCl3、TiOSO4,加铁粉与过量硫酸反应并调pH,滤液中TiO2+水解得到H2TiO3,加入过氧化氢和氨水、氢氧化锂溶液得到沉淀Li2Ti5O15,加入碳酸锂煅烧得到钛酸锂Li4Ti5O12,滤渣2加入过氧化氢氧化亚铁离子,加入磷酸得到沉淀磷酸铁,加入碳酸锂和草酸煅烧得到磷酸亚铁锂LiFePO4;据此分析解答。 (1)钛铁矿的成分中只有SiO2不溶于硫酸,滤渣1的成分为SiO2,故答案为:SiO2; (2)“结晶”温度需控制在70℃左右,如果温度过高,TiO2+会提前水解而降低H2TiO3的产率,且使滤渣2中混有杂质,故答案为:TiO2+会提前水解而降低H2TiO3的产率,且使滤渣2中混有杂质; (3)Fe3+刚好沉淀完全时,c(PO43-)==mol/L,要保证Fe3+沉淀完全,c(PO43-)应该 mol/L;c(Mg2+)=0.01mol·L-1,若刚好产生沉淀,c(PO43-)===1.010-9mol/L,而按题意分析应不能使镁离子沉淀,故c(PO43-)<1.010-9mol/L,故答案为: mol/L c(PO43-)<1.010-9mol/L; (4)“煅烧I”反应中氧化剂为FePO4,反应后被还原为LiFePO4,1mol氧化剂得到1mol电子;还原剂为H2C2O4,被氧化成CO2,1mol还原剂失去2mol电子,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量比值为:2:1,故答案为:2:1; (5)“转化II”中H2TiO3的转化率(α)与温度(T)的关系如图所示,温度低于T0℃时,反应速率随温度升高而加快,H2TiO3的转化率升高,高于T0℃时后,双氧水分解和氨气的挥发导致反应速率减小,使H2TiO3的转化率降低,所以T0℃时,一定时间内H2TiO3的转化率最高,故答案为:温度低于T0℃时,反应速率随温度升高而加快,H2TiO3的转化率升高,高于T0℃时后,双氧水分解和氨气的挥发导致反应速率减小,使H2TiO3的转化率降低; (6)Li2Ti5O15中Li显+1价,Ti显+4价,根据代数和为零可算出15个O共显-22价,设-1价O数目为x,-2价O数目为y,有x+y=15;-x-2y=-22,算出x=8,y=7,-1价与-2价O原子的数目之比为8:7;“煅烧II”反应中同时生成的两种参与大气循环的气体应为O2和CO2,可写出化学方程式为:Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2;故答案为:8:7;Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2; (7)电池反应为Li1-xFePO4+LixC6=LiFePO4+6C,LixC6为负极,Li1-xFePO4为正极,充电时阳极反应应该是LiFePO4变为Li1-xFePO4,电极反应式为:LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+,故答案为:LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+。  
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

乙二醛(OHC-CHO)是一种重要的精细化工产品。长郡中学高三化学兴趣小组利用乙醛液相硝酸氧化法制备乙二醛并测定乙二醛纯度,装置如图所示。

已知:①NO+FeSO4=FeSO4·NO(棕色)

②几种有机物的部分性质如表所示:

实验步骤:

①取20mL的乙醛装于烧瓶,加入2gCu(NO3)2粉末作催化剂,向烧瓶中缓慢滴加2mol·L-1硝酸至乙醛完全反应为止;

②提纯产品,最终得到10.0mL产品。

请回答下列问题:

1)盛装硝酸的仪器名称是__

2)实验中,观察到装置B中溶液变为棕色,制备乙二醛的化学方程式为__

3)向烧瓶中滴加硝酸要缓慢,其目的是__;判断烧瓶中制备乙二醛的反应已完成的标志是__

4)分离提纯产品,宜选择下列装置__(填字母)

5)根据上述实验数据,该实验中乙二醛的产率约为__(填字母)

a.56.5%     b.61.8%     c.67.9%     d.72.6%

6)实验室可用酸性KMnO4溶液测定乙二醛的纯度,发生反应的离子方程式为:18H++6MnO4-+5C2H2O2→10CO2↑+6Mn2++14H2O。实验步骤如下:取VmL产品,加蒸馏水稀释至250mL,量取25.00mL稀释后的溶液于锥形瓶,滴加5.00mL稀硫酸,用cmol·L-1KMnO4溶液,三次平行实验消耗KMnO4溶液体积如下:

滴定终点的标志是__;该产品纯度为___g·mL-1(用含Vc的代数式表示)

 

查看答案

下列实验及现象不能得出相应结论的是(   

A.A B.B C.C D.D

 

查看答案

常温下,用0.10mol·L-1AgNO3溶液分别滴定体积均为50.0mL的由Cl-Br-组成的混合溶液和由C1-I-组成的混合溶液(两混合溶液中Cl-浓度相同,Br-I-的浓度也相同),其滴定曲线如图所示。已知25℃时:Ksp(AgCl)=1.8×10-10Ksp(AgBr)=4.9×10-13Ksp(AgI)=8.5×10-16

下列有关描述正确的是(   

A.图中X-Br-

B.混合溶液中n(Cl-)n(I-)=85

C.滴定过程中首先沉淀的是AgCl

D.当滴入AgNO3溶液25mL时,Cl-Br-组成的混合溶液中c(Ag+)=7×10-7mol·L-1

 

查看答案

短周期主族元素XYZW,已知X的某种氢化物可使溴的四氯化碳溶液褪色,X原子电子占据2个电子层;Y广泛作电池材料且单位质量的金属提供电子数目最多;实验室可用Z的简单氢化物的浓溶液和KMnO4固体在常温下制备Z的单质:向含W元素的钠盐溶液中通入x的氧化物,观察到沉淀质量(m)X的氧化物体积(V)关系如图所示。下列说法正确的是(   

A.Y的单质在空气中燃烧生成过氧化物和氮化物

B.W一定位于周期表中第三周期IIIA

C.X的含氧酸的酸性可能比Z的含氧酸的酸性强

D.ZW组成的化合物可能是离子化合物

 

查看答案

厌氧性硫酸盐还原菌(SRB)是导致金属微生物腐蚀最为普遍的菌种,腐蚀图解如图所示。下列说法正确的是(   

A.正极的电极反应式为8H++8e-=8H·(吸附)SO42-+8H·(吸附)S2-+4H2O

B.正极区溶液的pH变小

C.生成1molFeS,转移6mol电子

D.若引入新细菌,一定会加速金属的腐蚀

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.