【題目】LiCoO2(鈷酸鋰)是鋰離子電池的正極材料。以某海水為原料制備鈷酸鋰的一種流程如下:
已知如下信息:①該海水中含濃度較大的LiCl,含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。
②碳酸鋰的溶解度與溫度關(guān)系如圖所示。
③常溫下,幾種難溶物質(zhì)的溶度積數(shù)據(jù)如下:
物質(zhì) | Li2CO3 | MgCO3 | CaCO3 | MnCO3 | Mg(OH)2 |
Ksp | 2.5×102 | 6.8×106 | 2.8×109 | 2.3×1011 | 6.0×1010 |
請回答下列問題:
(1)LiCoO2中鈷的化合價為____________ ,濾渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和____________________(填化學(xué)式)。
(2)調(diào)pH=5的目的是________________________。
(3) “沉鋰”包括過濾、洗滌等,宜用_____________(填“熱水”或“冷水”)洗滌Li2CO3。加入純堿的量與鋰回收率的關(guān)系如表所示:
序號 | n(Na2CO3)/n(LiCl) | 沉淀質(zhì)量/g | 碳酸鋰含量/% | 鋰回收率/% |
① | 0.9∶1 | 10.09 | 92.36 | 77.67 |
② | 1.0∶1 | 0.97 | 90.19 | 82.46 |
③ | 1.1∶1 | 11.45 | 89.37 | 85.27 |
④ | 1.2∶1 | 12.14 | 84.82 | 85.45 |
從生產(chǎn)成本考慮,宜選擇_______________(填序號)方案投料。
(4) “除雜2”中調(diào)pH=13時c(Mg2)=_______________mol·L1。
(5) “合成”中采用高溫條件,放出一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。寫出“合成”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________。
【答案】+3 MnCO3 除去過量的Na2CO3,避免蒸發(fā)濃縮時析出Li2CO3 熱水 ③ 6.0×108 2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2
【解析】
海水(含濃度較大的 LiCl,含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等)中加入純堿調(diào)pH=10,濾渣 1 主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和MnCO3,濾液含Li2CO3,加鹽酸調(diào)pH=5,蒸發(fā)濃縮,除去NaCl,再除去Mg(OH)2,加入純堿生成Li2CO3,通入CO2,生成LiHCO3溶液,最后生成碳酸鋰,加入碳酸鈷,高溫可生成LiCoO2,以此解答該題。
(1)鈷酸鋰( LiCoO2)中Li元素化合價為+1價,O元素化合價為-2價,該化學(xué)式中各元素的化合價的代數(shù)和為0,Co元素化合價=2×2-1=+3,由表中溶度積知,碳酸錳難溶于水,因此濾渣1中主要有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和MnCO3;答案為+3,MnCO3。
(2)加入鹽酸除去過量的碳酸鈉,否則碳酸鋰會在濃縮時析出,損失鋰元素;答案為:除去過量的Na2CO3,避免蒸發(fā)濃縮時析出Li2CO3。
(3)碳酸鋰在水中的溶解度,隨溫度升高,碳酸鋰溶解度減小,“沉鋰“時的溫度應(yīng)選高溫,用熱水洗滌,減少沉淀損失;從投料比看出,序號③的比例中,投入碳酸鈉量較小,鋰回收率較高,可降低生產(chǎn)成本;答案為熱水,③。
(4)pH=13 時,c(OH-)=0.1mol/L,由溶度積可知,“除鎂”是將溶液中Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,根據(jù)溶度積計算,c(Mg2+)== =6.0×10-8mol/L;答案為6.0×10-8。
(5)將Li2CO3與CoCO3混合,再在空氣中灼燒可得LiCoO2,Co元素化合物由+2價升高到+3價,發(fā)生氧化反應(yīng),必有氧氣參加反應(yīng),反應(yīng)還生成二氧化碳,反應(yīng)化學(xué)方程式為:2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2;答案為:2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2。
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【題目】恒溫恒壓下,對于反應(yīng):A(g)+3B(g)3C(g),達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( )
A.v正(A)=3v逆(C)
B.密閉容器內(nèi)氣體的密度不再改變
C.單位時間內(nèi)消耗3nmolC的同時,生成3n molB
D.密閉容器內(nèi)A、B、C氣體的濃度之比為1:3:2
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【題目】下面四種變化中,有一種變化與其他三種變化類型不同的是( )
A.CH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O
B.CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2↑+NaBr+H2O
C.2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3 + H2O
D.CH3CH2OH + HBr→CH3CH2Br + H2O
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【題目】2020年1月9日,南京大學(xué)物理學(xué)院高力波教授團隊,探索出了一種可控生長超平整石墨烯的方法,該方法有望推廣到新材料、新能源等重要研究領(lǐng)域。
(1)如圖圖1和圖2所示,科學(xué)家可以用特殊的膠帶將石墨不斷地粘撕得到石墨烯,是因為___。
(2)石墨烯中碳原子的雜化方式為___,12g石墨烯中含有___個如圖所示的六元環(huán)。
(3)石墨晶體中碳碳鍵的鍵長___金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長(填“>”“<”或“=”),原因是___。
(4)如圖圖2和圖3中,石墨烯轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯時,1號C與其相鄰C原子間鍵能的變化是___(填“變大”、“變小”、“不變”)。
(5)曹原等研制得了具有超導(dǎo)特性的雙層石墨烯新材料,手機一旦裝上石墨烯電池,充電時間將被縮短為16分鐘。將石墨烯逐層疊起來就是石墨,如圖圖4是石墨晶體的六方晶胞結(jié)構(gòu)。
①在下列四邊形內(nèi)畫出石墨晶胞沿c軸的投影___(用“”標(biāo)出碳原子位置)。
②如果石墨晶胞中最近的兩個碳原子之間的距離為apm,層間距為bpm,那么石墨晶體的密度為___ g·cm-3(列出計算式即可))。
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【題目】在用硫酸鐵電化浸出黃銅礦精礦工藝中,有一主要反應(yīng): 。下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)中硫元素被氧化,所有鐵元素均被還原
B.還原劑是和,氧化劑是
C.氧化產(chǎn)物是S,還原產(chǎn)物是和
D.當(dāng)轉(zhuǎn)移時,有參加反應(yīng)
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【題目】鎂和鋁分別與等濃度等體積的過量稀硫酸反應(yīng),產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)的關(guān)系如圖所示,則下列關(guān)于反應(yīng)中鎂和鋁的敘述正確的是
A. 二者物質(zhì)的量之比為3∶2
B. 二者質(zhì)量之比為3∶2
C. 二者摩爾質(zhì)量之比為2∶3
D. 二者消耗H2SO4的物質(zhì)的量之比為2∶3
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【題目】常溫下,Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(FeS)=6.3×10-18。FeS和MnS在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示(X2+表示Fe2+或Mn2+),下列說法錯誤的是( )
A.曲線I表示MnS的沉淀溶解平衡曲線
B.升高溫度,曲線Ⅱ上的c點可沿虛線平移至d點
C.常溫下,反應(yīng)MnS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Mn2+(aq)的平衡常數(shù)K≈4×104
D.向b點溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由b點沿工線向a點方向移動
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【題目】“臭堿”廣泛應(yīng)用于冶金染料、皮革、電鍍等工業(yè),可利用反應(yīng)制備。已知,。下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)中生成1 mol“臭堿”時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為
B.該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為
C.溶液中含有的陰離子數(shù)目大于
D.將溶液露置于空氣中不會有氣體放出
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【題目】把0.4molX氣體和0.6molY氣體混合于2L密閉容器中,使它們發(fā)生如下反應(yīng):4X(g)+5Y(g) nZ(g)+6W(g)。2min末已生成0.3molW,若測知以Z的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.05mol/(L·min),試計算
(1)前2min內(nèi)用W的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為_______________。
(2)2min末時Y的濃度為_____________________________。
(3)化學(xué)反應(yīng)方程式中n=_____________________________。
(4)2min末,恢復(fù)到反應(yīng)前溫度,體系內(nèi)壓強是反應(yīng)前壓強的__________倍。
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