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【题目】从钴镍废渣(主要成分为Co2O3NiS及铁、铝等元素的化合物等杂质)中提取制备锂离子电池的电极材料LiCoO2的工艺如下:

已知:CoC2O4 2H2O 微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的离子生成而溶解。

(1) “煅烧1”的主要目的是________________

(2) “还原酸浸过程中Co2O3发生反应的离子方程式为 ______________

(3) “除铁、铝过程的两种试剂的作用分别是______________________

(4)“沉钴过程中,(NH4)2C2O4的加入量(a)、沉淀反应的温度(b)与钴的沉淀率关系如图所示:

①随n():n(Co2+) 比值的增加,钴的沉淀率又逐渐减小的原因是__________

②沉淀反应时间为10min,当温度高于50℃以上时,钴的沉淀率下降的原因可能是_______

(5)为了获得较为纯净的CoC2O42H2O操作X”的实验操作为_______________

(6)已知煅烧CoC2O42H2O时温度不同,产物不同。400℃时在空气中充分煅烧,得到钴的氧化物质量为2.41gCO2的体积为1.344L(标准状况下),则此时所得钴的氧化物的化学式为____________

(7)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出石墨烯电池,电池反应式为LixC6+Li1-xCoO2C6+ LiCoO2,其工作原理如图。则充电时LiCoO2的电极反应式为__________________

【答案】使原料充分氧化,使杂质分解,排除挥发成分,改变结构便于粉化 Co2O3+SO2+2H+=2Co2+++H2O Fe2+氧化为Fe3+;调节pH,促进水解,使溶液中Fe3+Al3+生成沉淀除去 过量的Co2+ 反应生成而溶解 CoC2O4的溶解度随温度升高而逐渐增大 过滤、洗涤、干燥 Co3O4 LiCoO2-xe- = xLi++Li1-xCoO2

【解析】

钴镍废渣(主要成分为Co2O3NiS及铁、铝等元素的化合物等杂质)煅烧,NiS转化为镍的氧化物和二氧化硫,铁、铝等元素的化合物也转化为氧化物,然后用稀硫酸和二氧化硫还原酸浸,将Co3+还原为Co2+,过滤后滤液中加入NaClO3NaClO3Fe2+氧化为Fe3+,加入碳酸钠调节溶液pH,使溶液中Fe3+Al3+沉淀;加入萃取剂萃取除去镍离子,然后再加入草酸铵将Co2+转化为CoC2O4 2H2O微溶物,过滤洗涤得到CoC2O4 2H2O晶体;将CoC2O4 2H2O煅烧得到钴的氧化物,再与Li2CO3烧结得到LiCoO2,据此分析解答(1)(6)

(7)根据电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6+ LiCoO2知,充电时LiCoO2极是阳极,发生失电子的氧化反应生成Li1-xCoO2,据此书写电极反应式。

(1) “煅烧1”中能够将原料充分氧化,并使杂质分解,排除挥发成分,同时改变钴镍废渣结构,便于粉化,故答案为:使原料充分氧化,使杂质分解,排除挥发成分,改变结构便于粉化;

(2) “还原酸浸过程中Co2O3能够将二氧化硫氧化,反应的离子方程式为Co2O3+SO2+2H+=2Co2+++H2O,故答案为:Co2O3+SO2+2H+=2Co2+++H2O

(3)还原酸浸后,加入NaClO3Na2CO3NaClO3Fe2+氧化为Fe3+,碳酸钠调节溶液pH,使溶液中Fe3+Al3+沉淀,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;调节pH,促进水解,使溶液中Fe3+Al3+生成沉淀除去;

(4)①溶液中存在化学平衡:(aq)+Co2+(aq)+2H2O(l)CoC2O42H2O(s),随n()n(Co2+)比值的增加,c()增大,化学平衡正向进行,有利于晶体析出,当达到n()n(Co2+)=1.15以后,随草酸根离子增多,会发生副反应CoC2O42H2O+(n-1)=,使晶体部分溶解,故答案为:过量的Co2+反应生成而溶解;

②沉淀反应时间为10min,当温度高于50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率升高的可能原因是它的溶解度随温度升高而逐渐增大,故答案为:CoC2O4的溶解度随温度升高而逐渐增大;

(5)加入草酸铵沉钴生成CoC2O4 2H2OCoC2O4 2H2O 微溶于水,为了获得较为纯净的CoC2O42H2O操作X”为过滤、洗涤、干燥,故答案为:过滤、洗涤、干燥;

(6)n(CO2)==0.06mol,根据C原子守恒得n(CoC2O4)=0.03mol,生成的氧化物中n(Co)=0.03moln(O)==0.04mol,则n(Co)n(O)=0.03mol0.04mol=34,所以钴氧化物的化学式为Co3O4,故答案为:Co3O4

(7) 根据电池反应式为LixC6+Li1-xCoO2C6+ LiCoO2,充电时,LiCoO2极是阳极,发生失电子的氧化反应,阳极的电极反应为:LiCoO2-xe- = xLi++Li1-xCoO2,故答案为:LiCoO2-xe-= xLi++Li1-xCoO2

练习册系列答案
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【题目】最近,科学家成功研制出一种电源,该电源在消耗二氧化碳的同时,还可释放电能。电源电极为铝电极和多孔碳电极,电解质溶液为草酸盐溶液,放电过程中草酸盐浓度基本不变,电源示意图如图所示。下列有关该电源的说法正确的是

A.铝电极电势高于多孔碳电极

B.用该电源电解饱和食盐水,理论上,每消耗1mol二氧化碳可收集到标准状况下 11.2L 氢气

C.若生成0.5 mol 草酸铝,有3mol电子通过电解质溶液

D.正极的电极反应式为

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【题目】XYZW为原子序数依次增大的短周期主族元素,只有W为金属元素。甲、乙、丙分别为XZW三种元素所对应的单质。ABCD均为由XYZ三种元素组成的化合物,化合物B的稀溶液常用于保存动物标本。它们的转化关系如图所示。下列说法错误的是

A.XZ可组成非极性分子

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C.四种化合物中B的沸点最低

D.四种化合物中Y原子的杂化方式有2

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【题目】硝酸被称为国防化工之母,某化学兴趣小组对浓硝酸与铜片的反应进行探究,请完成下列问题。

(1)写出反应刚开始阶段化学方程式,并用双线桥表达电子转移的方向和数目______________,该阶段反应现象为_________

(2)最终铜有剩余,则反应将要结束时的离子方程式是________;待反应停止时,再加入稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是_______

(3)用试管将反应产生的NO2收集满并倒立在足量的水中,待试管中液面不再上升时,试管中剩余气体的体积约为原气体体积的________(相同条件下)

(4)12.8g铜与一定质量的浓硝酸反应,铜完全溶解时,产生NONO2混合气体共5.6L(标准状况),则反应中转移的电子的物质的量为_________

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【题目】下列选项中的原因或结论与现象不对应的是(

选项

现象

原因或结论

A

H2O2中加入MnO2,能加速H2O2的分解速率

MnO2降低了反应所需的活化能

B

5mL 0.005mol·L-1FeCl3溶液中加入5mL0.010mol·L-1KSCN溶液,溶液呈红色,再滴加1ml1 mol·L-1KCl溶液,溶液颜色变浅

增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动

C

将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中,容器内气体颜色变深

2NO2gN2O4gH<0,平衡向生成NO2方向移动

D

在密闭容器中有反应:A+xBg2Cg)。达到平衡时测得cA)为0.5molL,将容器容积扩大到原来的两倍,测得cA)为0.4mol/L

A为气体、x>1

A.AB.BC.CD.D

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【题目】常温下,将0.025molBaSO4粉末置于盛有蒸馏水的烧杯中形成1L 悬浊液,然后向烧杯中加入Na2CO3固体(忽略溶液体积的变化)并充分搅拌。加入Na2CO3固体的过程中溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示,下列说法中正确的是( )

A.常温下,Ksp(BaSO4)=2.5×10-9

B.BaSO4中的溶解度、Ksp均比在BaCl2溶液中的大

C.若要使BaSO4全部转化为BaCO3至少要加入0.65mol Na2CO3

D.BaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中离子浓度大小关系为:c()>c()>c(Ba2+)>c(OH-)

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【题目】某校化学研究小组会试对校园附近空气质量进行测定请回答下列问题。

(1)甲组同学设计了如图所示的实验装置,对空气中SO2、悬浮颗粒物含量进行测定。下列装置连接的顺序为(填序号 )________________

注:气体流速管是用来测量单位时间内通过气体的体积的装置

①用上述装置定量测定空气中的SO2和可吸入颗粒的含量,除测定气体流速(单位:cm3·min-1)外还需要测定________________________

②已知:碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。请你协助甲组同学完成100mL 5×10-4mo1 L-1碘溶液的配制:

第一步:用电子天平准确称取1.27g碘单质加入烧杯中,______________

第二步:将第一步所得溶液和洗涤液全部转入_____ mL的容量瓶中,加水定容,摇匀。

第三步:从第二步所得溶液中取出10.00mL溶液倒入100mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,摇匀。

(2)乙组同学拟用如图简易装置测定空气中的SO2含量:

①检查该装置的气密性时,先在试管中装入适量的水(保证玻璃管的下端浸没在水中)。然后__________(填写操作方法)时。将会看到_____________(填写实验现象),则证明该装置的气密性良好。

②测定指定地点空气中的SO2含量准确移取1.00mL 5×10-4mo1L-1碘溶液,注入如图所示试管中。用适量的蒸馏水桸释后,再加2~3滴淀粉溶液,配制成溶液A。甲、乙两组同学分别使用如图所示相同的实验装置和溶液A,在同一地点、同时推拉注射器的活塞,反复抽气,直到溶液的蓝色全部褪尽为止停止抽气,记录抽气次数如下(假设每次抽气500mL)

分组

甲组

乙组

抽气次数

110

145

我国环境空气质量标准对空气质量测定中SO2的最高浓度限值如下表:

最高浓度限值/mg·m-3

一级标准

二级标准

三级标准

0.15

0.50

0. 70

经老师和同学们分析,判断甲组测定结果更为准确,则该地点的空气中SO2 的含量为_______mgm-3(保留2 位有效数字),属于________(填汉字)级标准;请你分析乙组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用装置和药品均无问题)______________

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】已知101kPa时的辛烷的燃烧热为5518kJ/mol,强酸与强碱在稀溶液中发生反应时的中和热为57.3kJ/mol,则下列热化学方程式书写正确的是

C8H18l+O2g=8CO2g+9H2Ol);△H=+5518kJ/mol

C8H18l+O2g=8CO2g+9H2Ol);△H=5518kJ/mol

H2SO4aq+Ba(OH) 2aq=BaSO4s+H2Ol);△H=57.3kJ/mol

H+aq+OHaq=H2Ol);△H=57.3kJ/mol

A.①③B.②③C.②④D.②③④

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】工业上以食盐、氨气、二氧化碳等物质为原料制取纯碱。

(1)实验室提纯粗盐的一个重要环节是除去粗盐水中的杂质阳离子(主要含Ca2+Mg2+),提纯该粗盐时,可考虑在粗盐水中依次加入沉淀剂AB除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出AB的化学式。A____ B_____

(2)氨气分子的空间构型为_____,其中N原子采用_____杂化方式,二氧化碳中心原子C采用_____杂化方式。

(3)上述实验涉及的元素中,Ca基态原子电子排布式为__________________

(4)上述实验涉及的元素中,O2-Na+Cl-中半径最小的是__________

(5)制取纯碱时,向饱和食盐水中通入气体,即可得到小苏打的沉淀物,氨气与二氧化碳通入的先后顺序是:_________,因为:___________

(6)写成工业上以食盐、氨气、二氧化碳等物质为原料制取小苏打反应的化学方程式:______

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