【題目】鋰離子電池廣泛應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品中,也是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的首選.正極材料的選擇決定了鋰離子電池的性能.磷酸鐵鉀(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循環(huán)特性、高安全性、低成本、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為“能源新星”。
(1)高溫固相法是磷酸鐵鋰生產(chǎn)的主要方法。通常以鐵鹽、磷酸鹽和鋰鹽為原料,按化學(xué)計(jì)量比充分混勻后,在惰性氣氛的保護(hù)中先經(jīng)過(guò)較低溫預(yù)分解,再經(jīng)高溫焙燒,研磨粉碎制成。其反應(yīng)原理如下:
Li2CO3+2FeC2O42H2O+2NH4H2PO4═2NH3↑+3CO2↑+______+_______+_______
①完成上述化學(xué)方程式.
②理論上,反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子,會(huì)生成LiFePO4______________g;
③反應(yīng)需在惰性氣氛的保護(hù)中進(jìn)行,其原因是______________;
(2)磷酸亞鐵鋰電池裝置如圖所示,其中正極材料橄欖石型LiFePO4通過(guò)粘合劑附著在鋁箔表面,負(fù)極石墨材料附著在銅箔表面,電解質(zhì)為溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽。
電池工作時(shí)的總反應(yīng)為:LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6,則放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為______________。充電時(shí),Li+遷移方向?yàn)?/span>______________(填“由左向右”或“由右向左”),圖中聚合物隔膜應(yīng)為______________(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。
(3)用該電池電解精煉銅。若用放電的電流強(qiáng)度I=2.0A的電池工作10分鐘,電解精煉銅得到銅0.32g,則電流利用效率為______________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。(已知:法拉第常數(shù)F=96500C/mol,電流利用效率=100%)
(4)廢舊磷酸亞鐵鋰電池的正極材料中的LiFePO4難溶于水,可用H2SO4和H2O2的混合溶液浸取,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________。
【答案】
(1)①2LiFePO4+2CO↑+5H2O↑
②23.7
③防止Fe(Ⅱ)被氧化
(2)Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4;由左向右;陽(yáng);
(3)80.4%
(4)2LiFePO4+2H++H2O2═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O
【解析】
試題分析:(1)①由原子守恒可知,Li2CO3+2FeC2O42H2O+2NH4H2PO4 ═2LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑;故答案為:2LiFePO4+2CO↑+5H2O↑;
②C2O42-中C的化合價(jià)為+3價(jià),生成CO和CO2,C元素的化合價(jià)分別為+2價(jià)、+3價(jià),生成2molCO轉(zhuǎn)移2mol電子,同時(shí)生成2molLiFePO4,則當(dāng)反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子,生成0.15molLiFePO4,其質(zhì)量為23.7g;故答案為:23.7;
③亞鐵離子容易被氧氣氧化,所以要隔絕氧氣,即反應(yīng)需在惰性氣氛的保護(hù)中進(jìn)行;
故答案為:防止Fe(II)被氧化;
(2)電池工作時(shí)的總反應(yīng)為:LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6,放電時(shí),Li1-xFePO4在正極上得電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極反應(yīng)為Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4;充電時(shí),正極與外接電源的正極相連為陽(yáng)極,陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),即Li+由左向右移動(dòng);電解質(zhì)為鋰鹽,鋰離子通過(guò)交換膜向正極移動(dòng),所以交換膜應(yīng)該為陽(yáng)離子交換膜;故答案為:Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4;由左向右;陽(yáng);
(3)電解精煉銅得到銅0.32g時(shí),即銅的物質(zhì)的量為=0.005mol,所以電解消耗的電量Q=2×0.005mol×96500C/mol,根據(jù)放電的電流強(qiáng)度I=2.0A,電池工作10分鐘,可計(jì)算得電池的輸出電量Q=It=2.0×10×60=1200C,所以電流利用效率=×100%=×100%=80.4%,故答案為:80.4%
(4)②LiFePO4中亞鐵離子在酸性條件下,被雙氧水氧化為鐵離子,則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2LiFePO4+2H++H2O2═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O;故答案為:2LiFePO4+2H++H2O2 ═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】阿立呱陛(A)是一種新的抗精神分裂癥藥物,可由化合物B、C、D在有機(jī)溶劑中通過(guò)以下兩條路線合成得到。
(1) E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ,其含氧官能團(tuán)有 (寫名稱)。
(2)由C, D生成化合物F的反應(yīng)類型是 。化合物C與足量的NaOH乙醇溶液共熱反應(yīng)的產(chǎn)物的名稱是 。
(3)H屬于氨基酸,與B的水解產(chǎn)物互為同分異構(gòu)體。H能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),且苯環(huán)上的一氯代物只有2種。寫出兩種滿足上述條件的H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式: 、 。
(4)合成F(相對(duì)分子質(zhì)量為366)時(shí)還可能生成一種相對(duì)分子質(zhì)量為285的副產(chǎn)物G,G能使溴水褪色,G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
(5)已知:寫出由C制備化合物
的合成路線流程圖(無(wú)機(jī)試劑任選)。合成路線流程圖示例如下:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】①~⑩十種元素,在元素周期表中的位置如圖所示。回答下列問(wèn)題:
(1)在上述十種元素中,置換酸中氫的能力最強(qiáng)的元素為 (填化學(xué)符號(hào),下同);最高價(jià)氧化物的水化物的酸性最強(qiáng)的化合物的化學(xué)式是 ,堿性最強(qiáng)的化合物的化學(xué)式是 ,顯兩性的氫氧化物的化學(xué)式是 ;原子半徑最大的元素是 ,半徑最小的離子是 。
(2)上述十種元素中,金屬性最強(qiáng)的元素在周期表中的位置是第 周期 族,該元素的單質(zhì)在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為 。
(3)試用電子式表示元素①和③形成分子的過(guò)程 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某溫度下,將2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡后,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖甲所示。
則下列說(shuō)法正確的是
A.由圖甲知,A點(diǎn)SO2的平衡濃度為0.4 mol·L-1
B.由圖甲知,B點(diǎn)SO2、O2、SO3的平衡濃度之比為2:1:2
C.達(dá)平衡后,縮小容器容積,則反應(yīng)速率變化圖象可以用圖乙表示
D.壓強(qiáng)為0.50 MPa時(shí),不同溫度下SO2轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如丙圖,則T2>T1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】【化學(xué)選修2:化學(xué)與技術(shù)】硝酸銨可用作化肥、軍用炸藥、殺蟲(chóng)劑、冷凍劑等。工業(yè)制取硝酸銨的工藝流程如下:
(1)合成氨氣的工業(yè)設(shè)備名稱_______________,設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是____________,合成氨的原料氣必須先脫硫,目的是_______________;
(2)吸收塔中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________,從生產(chǎn)流程看,吸收塔中需要補(bǔ)充空氣,其原因是_______________;
(3)生產(chǎn)硝酸的過(guò)程中常會(huì)產(chǎn)生氮的氧化物,可用如下三種方法處理:
方法一:堿性溶液吸收法
NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O;2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
方法二:NH3還原法
8NH3(g)+6NO2(g)═7N2(g)+12H2O(g)△H=-2635kJ/mol(NO也有類似的反應(yīng))
方法三:甲烷吸收法
CH4(g)+2NO2═CO2(g)+N2+2H2O(g)△H=+867kJ/mol(NO也有類似的反應(yīng))
上述三種方法中,方法一的主要缺點(diǎn)是_______________;
方法三和方法二相比,方法三的缺點(diǎn)是_______________;
(4)工業(yè)上也可以通過(guò)電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示.
①圖中通入NH3的目的是_______________;
②若維持電流強(qiáng)度為3A,電解2小時(shí),理論上可制得NH4NO3的最大質(zhì)量為_(kāi)____g;(已知F=96500Cmol-l)(保留2位有效數(shù)字).
(5)某化肥廠用NH3制備NH4NO3.己知:NH3制NO的產(chǎn)率是94%,NO制HNO3的產(chǎn)率是89%,則制HNO3所用NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量(不考慮其他損耗)的百分比為_(kāi)_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)右圖是1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中能量變化示意圖,請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(2)己知下列熱化學(xué)方程式:
由此可知反應(yīng):的焓變?yōu)?/span> 。
(3)在一固定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)
其化學(xué)平衡常數(shù)K與t的關(guān)系如下表:
請(qǐng)完成下列問(wèn)題:
①試比較K1、K2的大小,K1 K2(填寫“>”“=”或“<”)
②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是 (填寫字母序號(hào))
A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
B.2v(正)(N2)=v(逆)(H2)
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D.混合氣體的密度保持不變
E.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
F.混合氣體中各成分的濃度不再改變
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下表是元素周期表的一部分,請(qǐng)針對(duì)表中所列標(biāo)號(hào)為①~⑩的元素回答下列問(wèn)題。
(1)非金屬性最強(qiáng)的元素是______(填元素符號(hào),下同),形成化合物種類最多的元素是____________。
(2)第三周期元素除⑩外原子半徑最小的是______(填元素符號(hào)),這些元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物中堿性最強(qiáng)的是__________(填化學(xué)式,下同),具有兩性的是____________。
(3)⑤⑥⑦單質(zhì)的活潑性順序?yàn)?/span>______>______>______(填元素符號(hào)),判斷的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是_______(寫出一種)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。
(1)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣,平衡 移動(dòng)(填“向左”、“向右”、或“不”)。
(2)O2 (g)=O+2(g)+e- H1=+ 1175.7 kJ·mol-1
PtF6(g)+ e- PtF6-(g) H2= - 771.1 kJ·mol-1
O2+PtF6-(s)=O2+(g)+PtF6- H3=+482.2 kJ·mol-1
則反應(yīng)O2(g)+ PtF6 (g)=O2++PtF6- (s)的H=_____________ kJ·mol-1。
(3)在25℃下,向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成___沉淀(填化學(xué)式),生成該沉淀的離子方程式為_________。(已知25℃時(shí),Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)
(4)在25℃下,將a mol·L-1的氨水與0.01 mol·L-1的鹽酸等體積混合,反應(yīng)平衡時(shí)溶液中c(NH4+)=c(Cl-),則溶液顯_____________性(填“酸”、“堿”、或“中”);用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】[化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
張亭棟研究小組受民間中醫(yī)啟發(fā),發(fā)現(xiàn)As2O3(俗稱砒霜)對(duì)白血病有明顯的治療作用.氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是VA族的元素,該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途.回答下列問(wèn)題:
(1)As原子的核外電子排布式為 。
(2)P和S是同一周期的兩種元素,P的第一電離能比S大,原因是 。
(3)NH4+中H﹣N﹣H的鍵角比NH3中H﹣N﹣H的鍵角 (填“大”或“小”),原因是 。
(4)Na3AsO4中含有的化學(xué)鍵類型包括 ;AsO43﹣的空間構(gòu)型為 ,As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示,則在該化合物中As的雜化方式是 。
(5)化合物NH5中的所有原子最外層都滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則NH5是 晶體.
(6)白磷(P4)的晶體屬于分子晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2(小圓圈表示白磷分子).己知晶胞的邊長(zhǎng)為a cm,阿伏加德羅常數(shù)為NA mol﹣l,則該晶胞中含有的P原子的個(gè)數(shù)為 ,該晶體的密度為 gcm﹣3(用含NA、a的式子表示)。
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