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【题目】钛酸锂电池应用广泛, 电池放电后负极材料主要含有Li4Ti5O12 铝箔及少量Fe 可通过下列工艺流程回收钛、 锂。回答下列问题:

(1) Li4Ti5O12中, Ti元素的化合价为___ 滤液1中含金属的阴离子是___(填离子符号)

(2) 酸浸时 Li4Ti5O12发生的反应是: Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O22Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O 该反应是否属于氧化还原反应?___(”) 滤渣1___

(3) [TiO(H2O2)]SO4溶液中加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式为___

(4) TiOSO4溶液中通入NH3发生反应的离子方程式为___

(5) 沉淀TiO(OH)2用蒸馏水洗涤的目的是___

(6) 萃取时, 温度对萃取率的影响如图所示。由图分析知实验时选择在常温下进行即可, 理由是__

(7)“萃取反萃取可简单表示为:[TiO(H2O2)]2+2(HA)2 [TiO(H2O2)](HA2)22H+,则反萃取过程中加入的试剂X___

【答案】+4 AlO2Al(OH)4 Fe(OH)3 [TiO(H2O2)]2++SO32=TiO2++SO42+H2O TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+ 除去沉淀表面硫酸盐杂质 因常温下钛的萃取率已经比较高(90%以上),温度升高对萃取率的增加幅度很小,所以不必升温 H2SO4

【解析】

由流程图可知,钛酸锂电池放电后负极材料主要含有Li4Ti5O12 铝箔及少量Fe,加入氢氧化钠溶液碱浸,铝箔溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和氢气,其他成分不溶于碱,过滤后滤液含有偏铝酸钠溶液;碱浸后的固体加入硫酸和过氧化氢酸浸氧化,Fe转化为Fe3+,加入氢氧化钠溶液调pH生成Fe(OH)3沉淀过滤除去,酸浸时 Li4Ti5O12发生的反应是: Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O22Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O,经萃取和反萃取得到TiO(H2O2)] TiO(H2O2)SO4,水相中加入碳酸钠溶液得到Li2CO3沉淀;在TiO(H2O2)SO4溶液中加入亚硫酸钠溶液还原得到TiOSO4,再通入氨气产生TiO(O H)2沉淀,过滤后经蒸馏水洗去表面吸附的硫酸盐,再经干燥、煅烧得到纳米TiO2,据此分析解答。

(1) Li4Ti5O12中,Li为+1价,O为-2价,则 Ti元素的化合价为(122-15=+4;根据以上分析,碱浸时铝箔溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠,过滤后滤液含有偏铝酸钠溶液,所以滤液1中含金属的阴离子是AlO2

因此,本题正确答案是:+4AlO2

(2) 由反应方程式 Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O22Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O 可知,反应前后元素化合价没发生变化,所以该反应不是氧化还原反应;

碱浸后的固体加入硫酸和过氧化氢酸浸氧化,Fe转化为Fe3+,加入氢氧化钠溶液调pH生成Fe(OH)3沉淀过滤除去,故滤渣1Fe(OH)3

因此,本题正确答案是:否;Fe(OH)3

(3) [TiO(H2O2)]SO4与Na2SO3溶液发生氧化还原反应,反应的离子方程式为[TiO(H2O2)]2++SO32=TiO2++SO42+H2O,

因此,本题正确答案是:[TiO(H2O2)]2++SO32=TiO2++SO42+H2O;

(4) 由流程可知,TiOSO4溶液中通入NH3发生反应生成TiO(OH)2沉淀,反应的离子方程式为TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+

因此,本题正确答案是:TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+

(5) 沉淀TiO(OH)2表面会吸附溶液中的硫酸盐,所以要用蒸馏水洗涤除去杂质,

因此,本题正确答案是:除去沉淀表面硫酸盐杂质;

(6) 由温度对萃取率的影响图可知,常温下钛的萃取率已经比较高(90%以上),温度升高对萃取率的增加幅度很小,所以不必升温,实验时选择在常温下进行即可,

因此,本题正确答案是:因常温下钛的萃取率已经比较高(90%以上),温度升高对萃取率的增加幅度很小,所以不必升温;

(7) [TiO(H2O2)]2+2(HA)2 [TiO(H2O2)](HA2)22H+,根据平衡移动原理,反萃取过程是使平衡逆向移动,可以采取增大生成物浓度得方法,即增大氢离子浓度,加入的试剂XH2SO4

因此,本题正确答案是:H2SO4

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【题目】实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,回答下列问题:

(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为:K=c(H2O)/[ c(CO)·c(H2)]所对应的化学反应方程式为:________

(2)已知在一定温度下:

①C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1=a kJ/mol 平衡常数K1

②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2=b kJ/mol 平衡常数K2

③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)△H3 平衡常数K3

则K1、K2、K3之间的关系是:________,△H3=________(用含a、b的代数式表示)。

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是________反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:________

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【题目】锂离子电池与传统电池相比,充电更快,功率密度更高,使用时间更长,在手机和笔记本电脑等便携式电子产品上广泛应用。工业上常以锂辉矿(主要成分为 LiAlSi2O6,还含有FeOMgOCaO等杂质)为原料来制取金属锂,其中一种工艺流程如下

已知

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH

Li2CO3的溶解度随温度变化如图所示:

试回答下列问题:

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过_______来提高浸取率。

(2)反应I中应调节pH范围为_______,沉淀A的成分除H2SiO3CaCO3Al(OH)3外,还有___________

(3)反应Ⅱ的离子方程式为_________________

(4)“操作I"的名称为______;洗涤Li2CO3沉淀要使用___(选填热水冷水”),理由是_________

(5)已知铷(Rb)是制造光电管的材料,它与锂同主族。将 amol CH3 COORb溶于水配成溶液,向该溶液中滴加 bLc molL醋酸后,溶液呈中性。则c=_______(用含ab的式子表示;已知25℃时,CH3COOH电离平衡常数ka2105)

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【题目】右图为实验室制取乙炔并验证其性质的装置图。下列说法不合理的是

A.逐滴加入饱和食盐水可控制生成乙炔的速率

B.KMnO4酸性溶液褪色,说明乙炔具有还原性

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D.将纯净的乙炔点燃,有浓烈的黑烟,说明乙炔不饱和程度高

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_____

___

___

_____

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回答下列问题:

(1)连接好装置开始实验前必须进行的操作是___

(2)实验完成后,ACE装置中酒精灯撤去的顺序依次是___,装置F的仪器名称是___

(3)装置D(未画出)所装药品是___,作用是干燥N2___

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(5)装置C中反应的化学方程式为___

(6)已知铁舟中金属锂质量为7.0g,将E中铁舟连同所装固体在实验前后进行称重,所得数据如下表所示,则Li3N的产率约为________%(保留一位小数)

采集时间

实验前

实验后

实验数据

40.2g

44.6g

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___________________

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C. 中,t时间是增大了压强

D. 是反应分别在甲、乙条件下达到平衡,说明乙温度高于甲

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