【题目】以含锂电解铝废渣(主要成分为LiF、AlF3、NaF,少量CaO等)为原料,生产高纯度LiOH的工艺流程如图:(已知:常温下,LiOH可溶于水,Li2CO3微溶于水)
(1)含锂电解铝废渣与浓硫酸在200~400℃条件下反应2h。“滤渣1”主要成分是___(填化学式)。
(2)“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行,否则会导致Li2SO4的收率下降,原因是___。
(已知部分物质的溶解度数据见下表)
温度/℃ | Li2SO4/g | Al2(SO4)3/g | Na2SO4/g |
0 | 36.1 | 31.2 | 4.9 |
10 | 35.4 | 33.5 | 9.1 |
20 | 34.8 | 36.5 | 19.5 |
30 | 34.3 | 40.4 | 40.8 |
40 | 33.9 | 45.7 | 48.8 |
(3)40°C下进行“碱解”,得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣,生成氢氧化铝的离子方程式为___;若碱解前滤液中c(Li+)=4molL-1,加入等体积的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率到99%,则“滤液2”中c(CO32-)=___molL-1。[Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]
(4)“苛化”过程,若氧化钙过量,则可能会造成___。
(5)整个工艺流程中可以循环利用的物质有___。
(6)“电解”原理如图所示。“碳化”后的电解液应从(填“a”或“b”)___口注入。阴极的电极反应式为___。
(7)高纯度LiOH可转化为电池级Li2CO3。将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为___。
【答案】CaSO4 溶液温度下降,硫酸钠结晶析出时,夹裹了部分的硫酸锂共沉淀 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 4 碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液,导致最终产品的纯度下降) CO2 a 2H2O+2e-=H2↑+2OH- Li2CO3+2C+2FeSO42LiFePO4+3CO↑
【解析】
含锂电解铝废渣(主要成分为LiF、AIF3、NaF,少量CaO等)与浓硫酸反应生成Li2SO4、Al2(SO4)3、Na2SO4和CaSO4。CaSO4是微溶物,加水溶解,滤渣1为CaSO4,向滤液中加入Na2CO3溶液,碱解生成CO2气体、Al(OH)3和Na2SO4及Li2CO3,趁热过滤,向滤液中加入氧化钙生成CaSO4、Al(OH)3、LiOH,过滤,向滤液中加入CO2得到Li2CO3,电解得到LiOH。
(1)根据分析得到“滤渣1”主要成分是CaSO4;
(2)“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行,根据表中溶解度曲线得出硫酸钠晶体析出可能会夹带着硫酸锂,从而导致Li2SO4的收率下降;故答案为:溶液温度下降,硫酸钠结晶析出时,夹裹了部分的硫酸锂共沉淀;
(3)40°C下进行“碱解”,得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣,生成氢氧化铝主要是碳酸根和铝离子发生双水解,其离子方程式为2Al3++3CO32+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;若碱解前滤液中c(Li+)=4molL1,加入等体积的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率到99%,则此时溶液中c(Li+)=,根据
,得到“滤液2”中
;
(4)“苛化”过程,若氧化钙过量,溶液中含有多余的钙离子,也可能将生成的氢氧化铝溶解进入得到溶解中;故答案为:碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液,导致最终产品的纯度下降)。
(5)碱解的过程中生成CO2,在碳化过程中加入CO2,因此整个工艺流程中可以循环利用的物质有CO2;
(6)“电解”原理如图所示,LiOH是从右边得到,而锂离子通过阳离子交换膜进入到右室,因此“碳化”后的电解液应从a口注入。阴极是水中的氢离子得到电子,其电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(7)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,根据氧化还原反应,FePO4中Fe化合价降低,则C化合价升高,生成LiFePO4和一种可燃性气体即CO,该反应的化学方程式为Li2CO3+2C+2FeSO42LiFePO4+3CO↑。
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【题目】某课外活动小组进行Fe(OH)3胶体的制备实验并检验其性质。
(1)若将饱和FeCl3溶液分别滴入下列物质中,能形成胶体的是________(填字母)。
A.冷水 B.沸水 C.NaOH浓溶液 D.NaCl浓溶液
(2)现有甲、乙、丙三名同学进行Fe(OH)3胶体的制备:
①甲同学的操作:取一小烧杯,加入25 mL蒸馏水加热至沸腾,向沸水中逐滴加入1~2 mL FeCl3饱和溶液,继续煮沸至混合液呈红褐色,停止加热。请评价该操作是否正确______。
②乙直接加热饱和FeCl3溶液,请评价是否正确______。
③丙向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,为了使反应进行充分,煮沸10分钟,请评价是否正确________。
(3)写出制备Fe(OH)3胶体的化学方程式: ____________________。证明有Fe(OH)3胶体生成的实验操作是_____________________。该操作利用胶体的性质是________。
(4)Fe(OH)3胶体稳定存在的主要原因是____________________(填字母,下同)。
A.胶体粒子直径小于1nm B.胶体粒子带正电荷
C.胶体粒子作布朗运动 D.胶体粒子能透过滤纸
(5)Fe(OH)3胶体区别于FeCl3溶液最本质的特征是________。
A.Fe(OH)3胶体粒子的直径在1~100 nm之间
B.Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应
C.Fe(OH)3胶体是均一的分散系
D.Fe(OH)3胶体的分散质能透过滤纸
(6)若取少量制得的胶体加入试管中,加入硫酸铵溶液,现象是_____________,这种现象称为胶体的________。
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【题目】羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是
A. 升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B. 通入CO后,正反应速率逐渐增大
C. 反应前H2S物质的量为7mol
D. CO的平衡转化率为80%
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【题目】无机化合物可根据其组成和性质进行分类。
(1)上图所示的物质分类方法名称是____________。
(2)以钠、钾、氢、氧、碳、硫、氮中任两种或三种元素组成合适的物质,分别填在下表中的横线上:
物质类别 | 酸 | 碱 | 盐 | 氧化物 | 氢化物 |
化学式 | ①HCl ②____ | ③____ ④Ba(OH)2 | ⑤Na2CO3 ⑥____ | ⑦CO2 ⑧Na2O | ⑨NH3 ⑩H2O2 |
(3)写出⑦转化为⑤的化学方程式__________。
(4)写出实验室由⑩制备氧气的化学方程式______。
(5)实验室制备⑦常用________和________反应,检验该气体的方法是________。
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【题目】坦桑石的主要化学成分为Ca2Al3(SiO4)3(OH),还可含有V、Cr、Mn等元素。
(1)下列状态中的铝微粒,电离最外层的一个电子所需能量最大的是____________。
①②
③
④
(2)烟酸铬是铬的一种化合物,其合成过程如下:
①Cr原子的价层电子排布图为 _______________。这样排布电子遵循的原则是 ______________。
②烟酸中所含元素的第一电离能I1(N)_____ I1(O),原因是_________________ 。
③烟酸中碳、氮原子的杂化方式分别为 _________________、__________________。
(3)SiCl4、SiF4都极易水解。二者都属于______(填“极性”或“非极性”)分子,其熔点关系为SiF4 ______SiCl4(填“>”“<”或“=”)。
(4)将Mn掺入GaAs晶体(图甲)可得到稀磁性半导体材料(图乙),图甲、图乙晶体结构不变。
①图乙中a点和b点的原子坐标参数分别为(0,0,0)和(1,1,0),则c点的原子坐标参数为_______。
②设图甲晶体的密度为ρg·cm-3,用NA表示阿伏伽德罗常数的数值,则该晶胞中距离最近的两个砷原子之间的距离为 ___________ pm。(用含ρ、NA的关系式表示最简化的计算式即可)
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【题目】已知反应:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(1)参加反应的HNO3和作为氧化剂的HNO3的个数比为________。
(2)若有64 g Cu被氧化,则被还原的HNO3的质量是________。
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【题目】烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为_______________________________________________;滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式);制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液的化学方程式为_________________________________________________________________。
(3)吸收烟气中SO2的化学方程式为Al2(SO4)3·Al2O3+3SO2=Al2(SO4)3·Al2(SO3)3。通入空气氧化,发生反应的化学方程式为_______________________________________________________。
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【题目】乙烯、环氧乙院是重要的化工原料,用途广泛。回答下列问题:
已知:I.2CH2=CH2(g)+O2(g)2
(g) △H1=-206.6kJmo1-1
II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H2
III.2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+4H2O(1) △H3
(1)反应III:△S(填“>”“<”或“=”)___0。
(2)热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量,是燃料质量的一种重要指标。已知乙烯的热值为50.4kJg-1,则△H3=___kJmol-1
(3)实验测得2CH2=CH2(g)+O2(g)2
(g)中,v逆=k逆c2(
),v正=k正c2(CH2=CH2)c(O2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是(________)
A.k正、k逆均增大,且k正增大的倍数更多
B.k正、k逆匀减小,且k正减小的倍数更少
C.k正增大、k逆减小,平衡正向移动
D.k正、k逆均减小,且k逆减小的倍数更少
②若在1L的密闭容器中充入1molCH2=CH2(g)和1molO2(g),在一定温度下只发生反应I,经过10min反应达到平衡,体系的压强变为原来的0.875倍,则0~10min内v(O2)=___,=___。
(4)现代制备乙烯常用乙烷氧化裂解法:
C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g) △H2=-110kJmol-1,反应中还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),图1为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。
①乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___;反应的最佳温度为___(填序号)。
A.650℃ B.700℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯选择性=;乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
②工业上,保持体系总压恒定为l00kPa的条件下进行该反应,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是___。
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【题目】亚硝酰氯(NOCl)是一种红褐色液体或黄色气体,熔点-64.5℃,沸点-5.5℃,遇水易水解。它是有机合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在常温常压下合成,某化学兴趣小组设计如图装置制备NOC1。回答下列相关问题:
(1)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,NOCl的电子式为___。
(2)装置乙中的液体为___,装置丙作用是___。
(3)实验时,先通入Cl2,观察到丁中烧瓶内充满黄绿色气体时,再通入NO,这样操作目的是___。待丁中烧瓶内有一定量液体生成时,停止实验。
(4)上述装置设计有一不妥之处,理由是___(用化学方程式表示)。
(5)测定NOCl的纯度:取所得产物a g溶于水,配制成250mL溶液;取25.00mL于锥形瓶中,以K2Cr2O7溶液为指示剂,用c mol·L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为24.00mL。滴定终点的现象是___,亚硝酰氯(NOCl)的纯度为___。(Ag2CrO4砖红色:Ksp(AgCl)=1.56x10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.0x10-12,Ksp(AgNO2)=5.86×10-4)。
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