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高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(...

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含FeAlMgZnNiSi等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

Mg2+

Zn2+

Ni2+

开始沉淀的pH

8.1

6.3

1.5

3.4

8.9

6.2

6.9

沉淀完全的pH

10.1

8.3

2.8

4.7

10.9

8.2

8.9

 

 

 

1滤渣1”含有S__________________________;写出溶浸中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________

2氧化中添加适量的MnO2的作用是将________________________

3pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

4除杂1”的目的是除去Zn2+Ni2+滤渣3”的主要成分是______________

5除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________

6)写出沉锰的离子方程式___________________________________________________

7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中NiCoMn的化合价分别为+2+3+4。当x=y=时,z=___________

 

SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7 NiS和ZnS F−与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2++2F−平衡向右移动 Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O 【解析】 (1)Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反应,所以滤渣I中除了S还有SiO2;在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O; (2)二氧化锰作为氧化剂,使得MnS反应完全,且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+; (3)由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该控制pH在4.7~6之间; (4)根据题干信息,加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子,所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS; (5)由HFH++F-知,酸度过大,F-浓度减低,使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移动,Mg2+沉淀不完全; (6)根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀,所以反应离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O; (7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得:1+2x+3y+4z=4,已知,x=y=1/3,带入计算得:z=1/3  
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考点分析:
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秋冬季是雾霾高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。

1)工业上利用甲烷催化还原NO,可减少氮氧化物的排放。

已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol−1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol−1

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_____________________________________

2)汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段,主要原理为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0

T℃时,将等物质的量的NOCO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(015min)NO的物质的量随时间变化如上图所示。

①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp_______;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NOCO20.3mol,平衡将_____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是__(填序号)

A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂

3)工业上常采用碱溶液吸收的方法来同时吸收SO2,和氮的氧化物气体(NOx),如用氢氧化钠溶液吸收可得到Na2SO3NaHSO3NaNO2NaNO3等溶液。已知:常温下,HNO2的电离常数为Ka=7×10-4H2SO3的电离常数为Ka1=1.2×10-2Ka2=5.8×10-8

①常温下,相同浓度的Na2SO3NaNO2溶液中pH较大的是______溶液。

②常温下,NaHSO3___(”“,判断的理由是(通过计算说明)_____________

4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-NO3-(二者物质的量之比为11)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。

Ce4+从电解槽的_____(填字母代号)口流出。

②写出阴极的电极反应式:_______________________________

 

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Li4Ti5O12LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgOSiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

回答下列问题:

1酸浸实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为____________________________

2酸浸后,钛主要以TiOCl42-形式存在,写出相应反应的离子方程式____________________

3TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:

温度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O转化率/%

92

95

97

93

88

 

分析40℃TiO2·xH2O转化率最高的原因_______________________________________

4Li2Ti5O15Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为___________

5滤液②”c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol/L,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成______________(列式计算)。FePO4Mg3(PO4)2Ksp分别为1.3×10-221.0×10-24

6写出高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________

 

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[2017新课标Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是

A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

 

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NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2H3PO4溶液,下列说法正确的是

A. 每升溶液中的H+数目为0.02NA

B. c(H+)= c()+2c()+3c()+ c(OH)

C. 加水稀释使电离度增大,溶液pH减小

D. 加入NaH2PO4固体,溶液酸性增强

 

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已知M是短周期金属元素,XY是短周期非金属元素,且XMY的原子序数依次增大。三者组成的物质M3XY(可视为M2XMY)是一种良好的离子导体。研究者在常压下利用下列反应合成M3XY: 2M + 2MXA +2MY==2M3XY +A2。其中常温常压下A2是无色无味气体,已知上述反应中消耗0.92 g M的单质可得到标准状况下448 mLA2。下列有关说法正确的是

A.简单离子半径:YMX

B.简单氢化物的沸点:X小于Y

C.MXA是共价化合物

D.M3XY溶于水后溶液呈碱性

 

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