【题目】锂电池具有能量密度大、质量轻、寿命长等诸多优点,被广泛应用于移动电话、笔记本电脑中。从某锂电池废料(主要成分为LiMn2O4,杂质为Fe、Cu等)中分离得到Li2SO4、MnCO3的一种工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)研磨锂电池废料的主要目的是___________________。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分为MnO2,写出向浆液中通入SO2发生反应的化学方程式:___________________。
(3)滤液Ⅰ中的金属阳离子有Cu2+、Fe3+和Li+,向滤液Ⅰ中加入氧化铜粉末的目的是___________________;向滤液Ⅱ中通入H2S发生反应的离子方程式为___________________。
(4)滤液Ⅲ经过操作Ⅰ后可得到Li2SO4,其中操作Ⅰ主要包括_____、_____、过滤、洗涤、干燥;在实验室中检验Li2SO4晶体是否洗涤干净的方法是__________。
(5)写出向MnSO4溶液中加入NH4HCO3生成MnCO3的化学方程式:___________________。
(6)现取18.1g该锂电池废料(LiMn2O4的质量分数为80.0%)模拟以上工艺流程进行实验,最终得到16.2gMnCO3,该实验中产率为_____(保留两位有效数字)。
【答案】增大反应物的接触面积,加快反应速提高酸浸效率 MnO2+SO2MnSO4 升高滤液Ⅰ的pH,使Fe3+水解沉淀完全 Cu2++H2S=CuS↓+2H+ 蒸发浓缩 冷却结晶 取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加少量BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明Li2SO4晶体已洗涤干净,反之未洗涤干净 MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ 88%
【解析】
锂电池废料(主要成分为LiMn2O4,杂质为Fe、Cu等)研磨后进行用双氧水和稀硫酸浸取,则得到的滤液中主要金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Li,滤渣主要为还原得到的MnO2;滤液I中加入氧化铜粉末条件pH值,使Fe3+转化为Fe(OH)3从而除去,通入H2S得到CuS沉淀除去Cu2+,所以过滤得到的滤液Ⅲ的溶质主要为Li2SO4,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到硫酸锂晶体;滤渣I加热水形成浆液,通入二氧化硫将MnO2还原成锰离子,过滤得到硫酸锰溶液,加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀。
(1)研磨锂电池废料的主要目的是增大反应物的接触面积,加快反应速提高酸浸效率;
(2)MnO2具有强氧化性,SO2具有还原性,向浆液中通入SO2发生反应的化学方程式为MnO2+SO2MnSO4;
(3)滤液Ⅰ中的金属阳离子有Cu2+、Fe3+和Li+,由上述流程分析知向滤液Ⅰ中加入氧化铜粉末是为了升高滤液Ⅰ的pH,使Fe3+水解沉淀完全,从而除去Fe3+;向滤液Ⅱ中通入H2S生成CuS沉淀,离子方程式为Cu2++H2S=CuS↓+2H+;
(4)由上述流程分析知操作Ⅰ主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;检验Li2SO4晶体是否洗涤干净主要是检验晶体表面是否有杂质,检验方法为取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加少量BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明Li2SO4晶体已洗涤干净,反之未洗涤干净;
(5)向MnSO4溶液中加入NH4HCO3生成MnCO3的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+H2O+CO2↑+(NH4)2SO4;
(6)根据锰元素守恒可得关系式LiMn2O4~2MnCO3,18.1g该锂电池废料(LiMn2O4的质量分数为80.0%)理论上可生成MnCO3的质量为,则该实验中MnCO3的产率为。
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【题目】抗爆剂的添加剂常用1,2-二溴乙烷。如图为实验室制备1,2-二溴乙烷的装罝图, 图中分液漏斗和烧瓶a中分别装有浓H2SO4和无水乙醇,d装罝试管中装有液溴。
已知:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O;
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
相关数据列表如下:
乙醇 | 1,2-二溴乙烷 | 乙醚 | 溴 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 | 红棕色液体 |
密度/g·cm-3 | 0.79 | 2.18 | 0.71 | 3.10 |
沸点/℃ | 78.5 | 131.4 | 34.6 | 58.8 |
熔点/℃ | -114.3 | 9.79 | - 116.2 | -7.2 |
水溶性 | 混溶 | 难溶 | 微溶 | 可溶 |
(1)安全瓶b在实验中有多重作用。其一可以检查实验进行中d装罝中导管是否发生堵塞,请写出发生堵塞时瓶b中的现象:①_______________;如果实验时d装罝中导管堵塞,你认为可能的原因是②_______________;安全瓶b还可以起到的作用是③_______________。
(2)容器c、e中都盛有NaOH溶液,c中NaOH溶液的作用是_____________________。
(3)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多,如果装罝的气密性没有问题,试分析可能的原因:______________、______________(写出两条即可)。
(4)除去产物中少量未反应的Br2后,还含有的主要杂质为___________,要进一步提纯,下列操作中必需的是_____________ (填字母)。
A.重结晶 B.过滤 C.萃取 D.蒸馏
(5)实验中也可以撤去d装罝中盛冰水的烧杯,改为将冷水直接加入到d装罝的试管中,则此时冷水除了能起到冷却1,2-二溴乙烷的作用外,还可以起到的作用是______。
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【题目】下列图示与对应的叙述正确的是( )
A.图甲表示相同温度下,在不同容积的容器中进行反应2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g),O2的平衡浓度与容器容积的关系
B.图乙表示2NO2(g)N2O4(g)中反应物与生成物的浓度随时间的变化,且在t1时刻达到平衡
C.图丙表示向0.1mol·L-1NH4Cl溶液中滴加0.1mol·L-1盐酸时,溶液中随盐酸体积的变化关系
D.图丁表示向pH、体积均相同的HCl、CH3COOH溶液中分别加入过量锌粉,产生的H2体积随时间的变化,其中曲线a表示HCl溶液
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【题目】从樟科植物枝叶提取的精油中含有下列甲、乙、丙三种成分:
(1)写出物质甲中含氧官能团的名称:________________________。
(2)由甲转化为乙需经下列过程(已略去各步反应的无关产物,下同):
其中反应Ⅰ的反应类型为_____________,反应Ⅱ的化学方程式为____________(注明反应条件)。
(3)已知:RCH===CHR′RCHO+R′CHO;
2HCHOHCOOH+CH3OH
由乙制丙的一种合成路线图如下(A~F均为有机物,图中Mr表示相对分子质量):
①物质B化学名称为________________,下列物质能与C反应的是________(选填序号)。
a.银氨溶液 b.溴水 c.Na2CO3溶液 d.酸性KMnO4溶液
②写出E→F化学方程式_______________________________________________。
③D的同分异构体中同时满足下列要求的有________种。
a.遇FeCl3溶液显示特征颜色
b.1molD能与2molNaOH溶液反应
c.核磁共振氢谱图中有四个峰,峰面积之比为3:2:2:1
④综上分析,丙的结构简式为__________________________________________。
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【题目】如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A. a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B. b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
C. a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D. b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
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【题目】2.0mol PC13和1.0mol Cl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应: PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)达平衡时,PCl5为0.40mol,如果此时移走1.0mol PCl3和0.5mol Cl2,在相同温度下再达平衡时PCl3的物质的量是
A.0.40molB.0.20mol
C.大于0.80mol,小于1.6molD.小于0.80mol
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【题目】已知常温下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等,现在常温下向10mL0.0lmol·L-1的氨水中滴加相同浓度的醋酸溶液,在滴加过程中溶液的pH与所加醋酸溶液的体积关系如图所示。下列说法错误的是
A.X点表示CH3COOH和NH3·H2O恰好完全反应,且n=7
B.随着醋酸溶液滴入,水的电离程度先慢慢减小,然后又慢慢增大
C.常温下醋酸的电离常数约为10-48
D.Y点溶液中c(NH3H2O)+c(OH-)=c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)+c(H+)
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【题目】下图是新型镁一锂双离子二次电池。下列关于该电池的说法正确的是
A.放电时,Li+由右向左移动
B.放电时,正极的电极反应式为Li1-x-FePO4+xLi++xe-=LiFePO4
C.充电时,外加电源的负极与Y相连
D.充电时,导线上每通过1mol e-,左室溶液质量减轻12g
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【题目】一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
根据题意完成下列各题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=_______________,升高温度,K值_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____________。
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是_______:
a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:_______________________(用化学方程式表示)。
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