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2019 年诺贝尔化学奖用于奖励对锂离子电池的发展做出贡献的三位科学家。锂离子电...

2019 年诺贝尔化学奖用于奖励对锂离子电池的发展做出贡献的三位科学家。锂离子电池如今被用于各个领域,使一个无化石燃料的社会成为可能。LiFePO4是新型锂离子电池的正极材料。某小组拟设计以一种锂辉石(主要成分为Li2O• Al2O3•4SiO2,含少量铁、钙、镁)为原料制备纯净的碳酸锂,进而制备LiFePO4的工艺流程:

已知:Li2O•Al2O3•4SiO2H2SO4()Li2SO4Al2O3•4SiO2•H2O↓回答下列问题:

(1)LiFePO4 中铁元素的化合价为_____,铁元素进行焰色反应的颜色是_______(填序号)

A.无焰色反应      B.黄色    C.紫色     D.砖红色

(2)向滤液 1 中加入适量的 CaCO3 细粉用于消耗硫酸并将 Fe3+转化为红褐色沉淀,若=3,反应的化学方程式为___;滤渣2 的主要成分是 Fe(OH)3___(填化学式)

(3)已知碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小,上述流程中趁热过滤的目的是__

(4)流程中加H2C2O4FePO4,用于煅烧制备 LiFePO4,该反应的化学方程式为____

(5)若滤液1c(Mg2+)=0.2 mol/L,向其中加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1 ),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?_____(列式计算说明)。已知 FePO4 Mg3 (PO4)2 Ksp 分别为 1.3×10-221.0×10-24(6)一种锂离子电池的反应原理为 LiFePO4Li+FePO4。写出放电时正极电极反应式: ____

 

+2 A Fe2(SO4)3+3H2SO4+6CaCO3= 2Fe(OH)3+6CaSO4+6CO2↑ Mg(OH)2 CaSO4 减小 Li2CO3 的溶解损失 Li2CO3+H2C2O4+2FePO4 2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑ 由 Ksp(FePO4)可知 c(PO)= =1.3×10-17mol·L-1;Qc[Mg3(PO4)2]= c3(Mg2+)· c2(PO)= ×(1.3×10-17mol·L-1)2=1.69×10-37
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考点分析:
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过氧化尿素的化学式为CO(NH2)2•H2O2,是过氧化氢和尿素的加合物,外观为白色针状晶体,无毒无味,热分解温度为 45℃,易溶于水和乙醇,熔点 75-85℃,其水溶液兼有尿素和过氧化氢的性质,具有活性氧含量高、稳定性好等特点,被广泛用于医药、纺织领域。已知尿素与KMnO4溶液、NaOH 溶液都不反应。

I.合成过氧化尿素的流程及反应器的示意图如下:

回答下列问题:

(1)1中分离操作的名称为 _______,图 2 中反应器的名称是 _______

(2)过氧化尿素是尿素分子与过氧化氢分子之间通过_________(填字母)结合形成的。

A.氢键    B.共价键    C.离子键      D.化学键

反应器中发生反应的化学方程式为____________

(3)工业生产中,除向反应釜中投料反应物过氧化氢、工业尿素(含少量杂质铁、铜等离子)外,添加稳定剂可以提高产品的稳定性。不加稳定剂导致产品稳定率差的原因是 __

(4)活性氧含量的高低直接决定产品的质量,合格产品中活性氧的含量≥16%(相当于其中含H2O234%)。为了确定所得产品合格与否,质检员称取干燥样品 2.500g,溶解于水,在250mL 容量瓶中定容,准确量取其中 25.00mL 溶液于锥形瓶中,加入1mL6mol/LH2SO4,然后用0.1000mol/L KMnO4标准溶液滴定样品中的H2O2,三次滴定平均消耗KMnO4溶液 8.000mL

①达到滴定终点的现象是____________

②根据滴定结果确定产品质量_(合格不合格”),活性氧的质量分数为___

II.过氧化尿素的性质探究:

(5)过氧化尿素的催化分解实验:在试管中加入 0.1g 产品、少量水及二氧化锰,用火柴余烬检验生成气体,可观察到火柴复燃。实验中加入二氧化锰的量一定要少(固体控制在小米粒大小)的原因是:_________

(6)测定过氧化尿素溶液的酸碱性:在试管中加入1mL 6mol/L NaOH溶液、1mL过氧化尿素溶液和 2mL无水乙醇,振荡试管。测得pH约为6,并观察到有白色的胶状沉淀生成,该沉淀为生成的NaHO2在乙醇中析出。写出该反应的化学方程式:___

 

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25℃时,在 20 mL 0.1 mol•L-1 一元弱酸HA溶液中滴加0. 1mol• L-1 NaOH溶液,溶液中1g[c(A-)/c(HA)] pH 关系如图所示。下列说法正确的是

A.A点对应溶液中:c(OH-)c(H+)

B.25℃时,HA电离常数的数量级为105

C.B点对应的 NaOH 溶液体积小于 10 mL

D.C点溶液加热(不考虑挥发),则增大

 

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FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中变化的曲线如图所示。

     

实验发现

ⅰ.a 点溶液澄清透明,向其中滴加 NaOH 溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入 KSCN 溶液显红色;

ⅱ.c 点和 d 点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出;取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加 KSCN 溶液显红色。

下列分析合理的是

A.检验a点溶液中反应生成的阴离子所需试剂为:稀硝酸和BaCl2溶液

B.c点和d点出现上述现象的主要原因是Fe3+发生双水解反应

C.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3+++H2O = 2Fe2+++2H+

D.d点上层清液中滴加 NaOH溶液无明显现象,证明溶液中无Fe3+

 

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中成药连花清瘟胶囊中有效成分为绿原酸。已知绿原酸存在如图转化,下列有关说法正确的是

(绿原酸)(化合物I) +(化合物II)

A.在反应,绿原酸与水按 1∶1 发生反应,则绿原酸的分子式为C16H20O10

B.1 mol化合物与足量金属钠反应生成氢气体积为56L

C.绿原酸、化合物I、化合物II均能发生氧化反应、取代反应、消去反应

D.化合物II中所有碳原子可能都共面

 

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短周期元素 XYZWRT 的原子序数依次增大, X 的最外层电子数与次外层电子数相等, XW 位于同族。Y Z 的价电子数之和等于 R T 的最外层电子数之和,这四种元素组成两种盐 Z2TY3  ZRY2。在含该两种盐的混合溶液中滴加盐酸,产生白色沉淀的物质的量与盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是

 

A.XYZ 不可能同存在于一种离子化合物中

B.单质的熔点:Y < Z < T

C.简单离子的半径:r(Y)> r(W)> r(Z)

D.ZR 分别与 Y 形成的化合物中都只含离子键

 

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试题属性
  • 题型:工业流程
  • 难度:困难

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