【題目】新型鋰電池正極材料錳酸鋰(LiMn2O4)有望取代廣泛使用的LiCoO2。工業(yè)上用某軟錳礦(主要成分為MnO2,同時(shí)含有少量鐵、鋁及硅等的氧化物)為原料制備錳酸鋰的流程如下:
有關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)
物質(zhì) | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 4.0×l0-38 | 4.5×10-33 | 1.9×l0-13 |
(1)已知,鋰電池放電正極的電極反應(yīng)為:LiMn2O4+e-+Li+= Li2Mn2O4,則鋰電池正極材料錳酸鋰中,錳元素的化合價(jià)為________。
(2)流程中,FeSO4的作用是_______,MnO的作用是_________,當(dāng)濾液中的pH為6時(shí),濾液中所含鋁離子的濃度為___________。
(3)采用下圖裝置電解,離子交換膜將電解池分隔為陽極室和陰極室,兩室的溶液分別為硫酸鈉溶液和制得的硫酸錳溶液,則陰極室中的溶液為________;電解產(chǎn)生的MnO2沉積在電極上,該電極反應(yīng)式為_________。
(4)若將上述裝置中的硫酸鈉溶液換為軟錳礦的礦漿,并加入適量的硫酸鐵及硫酸,可一次性完成軟錳礦的浸出反應(yīng)與電解沉積MnO2反應(yīng),電解時(shí),Fe3+先放電生成Fe2+,產(chǎn)生的Fe2+再與礦漿中的 MnO2反應(yīng),周而復(fù)始,直至礦漿中的MnO2完全浸出。則Fe2+與礦漿中MnO2反應(yīng)的離子方程式為__________。
(5)寫出高溫煅燒生成錳酸鋰的化學(xué)方程式___________。
【答案】 +3 +4 還原劑,還原MnO2 調(diào)節(jié)濾液的pH,除去Fe3+和Al3+;4.5×10-9 mol L-1 硫酸鈉溶液 Mn2+-2e-+2H2O= MnO2+4H+ 2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O 8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑‘’
【解析】(1)鋰電池放電正極的電極反應(yīng)為:LiMn2O4+e-+Li+═Li2Mn2O4,Li2Mn2O4中錳元素+3價(jià),則LiMn2O4中錳元素有+4價(jià),但只有一個(gè)錳原子得電子,另一個(gè)錳原子未得電子變價(jià),也為+4價(jià),則鋰電池正極材料錳酸鋰中,錳元素的化合價(jià)為+3、+4;
(2)流程中,某軟錳礦(主要成分為MnO2,同時(shí)含有少量鐵、鋁及硅等的氧化物),F(xiàn)eSO4有還原性,加入FeSO4的作用是與二氧化錳反應(yīng),使錳離子進(jìn)入溶液;
加入MnO調(diào)節(jié)pH,將鐵離子、鋁離子沉淀,得到硫酸錳的溶液;
已知的Al(OH)3Ksp為4.5×10-33,當(dāng)濾液中的pH為6時(shí),則c(OH-)=10-8molL-1濾液中所含鋁離子的濃度為=4.5×10-9molL-1;
(3)離子交換膜將電解池分隔為陽極室和陰極室,兩室的溶液分別為硫酸鈉溶液和制得的硫酸錳溶液,陰極發(fā)生還原反應(yīng),陽極發(fā)生氧化反應(yīng),由流程可知,錳離子生成二氧化錳,反應(yīng)式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+,則陽極室為硫酸錳溶液,陰極室為硫酸鈉溶液;
(4)Fe2+與礦漿中MnO2反應(yīng)的離子方程式為:2Fe2++MnO2+44H+=2Fe3++Mn2++2H2O;
故答案為:2Fe2++MnO2+44H+=2Fe3++Mn2++2H2O;
(5)高溫煅燒生成錳酸鋰,錳元素化合價(jià)降低,則氧元素升價(jià)到0價(jià),化學(xué)方程式為:8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
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【題目】用一束光通過淀粉溶液時(shí),產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng),說明淀粉溶液屬于
A.溶液 B.膠體 C.懸濁液 D.乳濁液
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【題目】黑火藥是我國四大發(fā)明之一,黑火藥爆炸反應(yīng)為:2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑其中作為氧化劑的是
A. KNO3 B. C C. KNO3和S D. KNO3 和C
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【題目】現(xiàn)有A、B、C、D、E、F六種短周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大,A、D同主族,C與E同主族,D、E、F同周期,A、B的最外層電子數(shù)之和與C的最外層電子數(shù)相等, A能分別與B、C形成電子總數(shù)相等的分子,且A與C形成的化合物常溫下為液態(tài),A能分別與E、F形成電子總數(shù)相等的氣體分子。請(qǐng)回答下列問題(題中的字母只代表元素代號(hào),與實(shí)際元素符號(hào)無關(guān)):
(1)E的元素符號(hào)為__________,E、F的離子半徑最小的是____(填離子符號(hào));
(2)A、C、D三種元素組成的一種常見化合物,是氯堿工業(yè)的重要的產(chǎn)品,該化合物電子式為__________。
(3)B、C最簡單的氫化物的穩(wěn)定性最強(qiáng)的是__________(填分子式)。
(4)B與F兩種元素形成的一種化合物分子,各原子均達(dá)8電子結(jié)構(gòu),則該化合物化學(xué)式為___________。B和F兩種元素還能形成另一種化合物,其中B顯最高正價(jià),該化合物能與水反應(yīng)生成兩種酸,請(qǐng)寫出該化合物與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________。
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【題目】某學(xué)生在化學(xué)晚會(huì)上表演如下魔術(shù):用毛筆蘸取一種無色液體在一張白紙上書寫了“化學(xué)魔術(shù)”四字,然后再噴上一種無色液體,白紙上立即出現(xiàn)了紅色的“化學(xué)魔術(shù)”四字.該學(xué)生先后所用的無色液體可能是
A.石蕊溶液、稀硫酸 B.NaOH溶液、酚酞溶液
C.酚酞溶液、“雪碧”飲料 D.CuSO4溶液、NaOH溶液
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【題目】藥物貝諾酯可由乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚在一定條件下反應(yīng)制得:
下列有關(guān)敘述正確的是
A.可用FeCl3溶液區(qū)別乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚
B.貝諾酯分子中有三種含氧官能團(tuán)
C.乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚均能與Na2CO3 溶液反應(yīng)
D.貝諾酯與足量NaOH 溶液共熱,最終生成乙酰水楊酸鈉和對(duì)乙酰氨基酚
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【題目】下列敘述中一定能說明金屬A比金屬B的活動(dòng)性強(qiáng)的是( )。
A.A原子的最外層電子數(shù)比B原子的最外層電子數(shù)少
B.A原子電子層數(shù)比B原子電子層數(shù)多
C.1 mol A從酸中置換出的H2比1 mol B從酸中置換出的H2多
D.常溫時(shí),A能從稀鹽酸中置換出氫,而B不能和稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)
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【題目】短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表的位置如表所示,則下列說法正確的是
A. W的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為強(qiáng)酸
B. 由Z與Y組成的物質(zhì)在熔融時(shí)不能導(dǎo)電
C. W得電子能力比Q強(qiáng)
D. X有多種同素異形體,而Y不存在同素異形體
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