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某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、石墨和铝箔等,该电池充电时负极(阴...

某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、石墨和铝箔等,该电池充电时负极(阴极)反应为6C+xLi++xe- = LixC6,锂电池充放电过程中发生LiCoO2Li1-xCoO2之间的转化。现利用以下工艺回收正极材料中的某些金属资源。

回答下列问题:

(1)放电时电池总反应方程式_______________;该工艺首先将废旧电池放电处理的目的除安全外还有_______________

(2)写出正极碱浸过程中发生反应的离子方程式_______________

(3) 分离操作1_______________酸浸步骤发生的氧化还原反应化学方程式是_______________

(4)“酸浸时若用盐酸代替H2SO4H2O2的混合液,缺点是_______________

(5)“沉钴过程中的实验现象有_______________

 

Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C Li+从负极中脱出进入正极材料中,提高锂的回收率 2Al + 2OH-+2H2O = 2AlO2- + 3H2↑ 萃取、分液 2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O 有氯气生成,污染较大 产生(无色无味的)气体、产生沉淀(或溶液变浑浊) 【解析】 废旧锂离子电池放电拆解处理后,正极用氢氧化钠溶液,碱溶过滤得到的滤液,调节溶液pH,过滤得到氢氧化铝沉淀;滤渣加入硫酸,过氧化氢调节溶液pH过滤,得到的滤液中加入萃取剂萃取分液得到的水层为硫酸锂,有机层通过反萃取得到的水层为硫酸钴溶液,加入碳酸氢铵溶液,沉淀钴离子,得到碳酸钴固体,据此分析解答。 (1) 该电池充电时负极(阴极)反应为6C+xLi++xe- = LixC6,说明放电时负极反应式为LixC6-xe-=6C+xLi+,充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,则放电过程中,Li1-xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C,反应方程式为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C,该工艺首先将废旧电池“放电处理”的目的除安全外,通过放电,将Li+从负极中脱出进入正极材料中,提高锂的回收率,故答案为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C;Li+从负极中脱出进入正极材料中,提高锂的回收率; (2)正极中含有铝,铝易溶于强碱溶液生成AlO2-,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑; (3) 分离操作1是用有机溶剂萃取分离出硫酸锂溶液,因此操作1是萃取、分液;酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应方程式为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 =Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,故答案为:萃取、分液;2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O; (4)由题中信息知LiCoO2具有强氧化性,加入盐酸有污染性气体氯气生成,污染环境,因此不能用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,故答案为:有氯气生成,污染较大; (5)“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水,反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O,实验现象为:产生无色无味的气体和沉淀,故答案为:产生气体和沉淀。
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考点分析:
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传统中草药金银花对治疗新冠肺炎有效,其有效成分绿原酸的一种人工合成路线如下:

已知:i.

ii.

回答下列问题:

(1)有机物B的名称是__________

(2)C→D反应生成的官能团是__________

(3)反应①的反应类型是__________

(4)反应②的化学方程式是__________

(5)反应③的目的是__________

(6)G→绿原酸反应中,若水解时间过长会降低绿原酸产率,生成副产物F(写结构简式)_______________

(7)参照上述合成方法,设计三步反应完成以丙酸为原料制备高吸水性树脂聚丙烯酸钠 (无机试剂任选) ,写出合成路线__________

 

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氨氮废水是生活中常见污染物之一,可用电解法加以去除。实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4NaCl混合溶液来模拟该过程。

(1)电解处理氨氮废水电解过程中,溶液初始Cl浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示:

①根据图中数据,处理废水合适的条件是_______________

②实验中发现阳极会持续产生细小气泡,气泡上浮过程中又迅速消失。结合图1,用电极反应式和离子方程式解释Cl去除氨氮的原因_______________

③图1中当Cl浓度较低时、图2中当初始pH达到12时,均出现氨氮去除速率低而能耗高的现象,共同原因是_______________

(2)氨的定量测定使用下图装置检测废水中的氨氮总量是否合格。

①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用:_______________

②若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N2时,转移电子的物质的量为6×10-4 mol,则样品混合液中氨氮(以氨气计)含量为_______________mg·L-1

 

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已知OSSeTePoLv是同主族元素,其原子序数依次增大。回答下列问题:

(1)Lv在周期表中的位置是_________

(2)下列有关性质的比较,能用元素周期律解释的是_________

a.离子半径:Te2-Se2-         b.热稳定性:H2OH2S

c.熔、沸点:H2OH2S          d.酸性:H2SO4H2SeO4

(3)从原子结构角度解释SeS的最高价氧化物对应的水化物酸性不同的原因_________

(4)实验室用如下方法制备H2S并进行性质验证。

①设计B装置的目的是证明_________B中实验现象为_______________

②实验中经检测发现C中溶液pH降低且出现黑色沉淀。C中反应的离子方程式是_______________

③有同学根据强酸制弱酸原理认为装置AC中两个反应相矛盾,认为C中不可能出现上述现象。该观点不正确的理由是_______________

 

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高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件下稳定,可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极,以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠,电解装置和现象如下:

c(NaOH)

阴极现象

阳极现象

1 mol·L1

产生无色气体

产生无色气体,10min内溶液颜色无明显变化

10 mol·L1

产生大量无色气体

产生大量无色气体,3min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深

15 mol·L1

产生大量无色气体

产生大量无色气体,1min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深

 

下列说法正确的是(   )

A.a为石墨,b为铁钉

B.阴极主要发生反应 4OH4e== O2↑+ 2H2O

C.高浓度的NaOH溶液,有利于发生Fe6e+ 8OH== FeO42+ 4H2O

D.制备Na2FeO4时,若用饱和NaCl溶液,可有效避免阳极产生气体

 

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2L 恒容密闭容器中充入X(g)Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(s),所得实验数据如下表: 

实验

编号

温度/℃

起始时物质的量/mol

平衡时物质的量/mol

n(X)

n(Y)

n(M)

n(N)

800

0.10

0.40

0.080

0.080

800

0.20

0.80

a

a

900

0.10

0.15

0.06

0.06

 

 

下列说法正确的是(   )

A.实验① 5min达平衡,平均反应速率v(X)=0.016mol/(L·min)

B.实验②中,该反应的平衡常数K=1

C.实验②中,达到平衡时,a小于0.16

D.正反应为吸热反应

 

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