【题目】锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程:
已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 3.4 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 4.7 | 9.8 |
(1)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,冷却的原因是____________________。
(2)滤液1中所含金属阳离子有_____________(填离子符号)。
(3)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程:
①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2和碱性氧化物A,写出A的名称________,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是_______________;
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B,固体B是______。
③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_________________。
(4)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下:边搅拌边向滤液1中加入_____________,再加入NaOH溶液调节pH范围为____________,过滤得到滤液2和滤渣,向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12,搅拌、过滤,再向所得滤液中通入过量的CO2过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3。
(5)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺:
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是__________,宜选用_____(“阳”或“阴”)离子交换膜。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是__________________。
【答案】提高含硫烟气中SO2的吸收率 Mn2+、Al3+、Fe2+ 氧化锂 MnO2对Li2CO3分解有催化作用 Mn2O3 2Li2O+4Mn2O34LiMn2O4 足量H2O2 4.7≤pH<7.7 2Cl- -2e-=Cl2↑ 阳 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑
【解析】
软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2)制备锰酸锂,软锰矿浆通入含二氧化硫的烟气,二氧化硫溶于水生成亚硫酸,Fe2O3、FeO、Al2O3,都能溶于酸,得到相应的离子,同时SO2将得到的Fe3+还原为Fe2+,MnO2与SO2发生氧化还原反应,得到Mn2+,SiO2不溶于酸,滤渣1为SiO2,滤液1含Al3+、Mn2+、Fe2+,由沉淀的pH范围知,Fe2+的沉淀与Mn2+离子的沉淀所需的pH接近,而Fe3+则相差很远,故可以将Fe2+氧化成Fe3+而除杂,搅拌加入氢氧化钠溶液至4.7≤pH<7.7,过滤得到滤液2和固体,向所得固体中加入氢氧化钠溶液至pH≥12,搅拌过滤再向所得滤液中通入二氧化碳过滤洗涤,低温烘干得到Al(OH)3,滤液2中加入氢氧化钠溶液过滤得到Mn(OH)2,一定条件下得到MnO2,Li2CO3与MnO2按物质的量之比为1:4混合均匀加热制取LiMn2O4,据此分析作答。
(1)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,是由于降低温度可提高含硫烟气中SO2的吸收率;
(2)SO2溶于水得到H2SO3,H2SO3具有酸性,可溶解金属氧化物Fe2O3、FeO、Al2O3,使它们转化为相应的金属阳离子,同时SO2具有还原性,会将得到的Fe3+还原为Fe2+,SO2与MnO2发生氧化还原反应,得到Mn2+,而SiO2是酸性氧化物,不溶于酸,所以滤渣1为SiO2,滤液1含Al3+、Mn2+、Fe2+;
(3)①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2和Li2O,故分解得到的碱性氧化物A的名称是氧化锂;此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,说明MnO2对Li2CO3的分解有催化剂的作用;
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,根据元素在室温下的存在状态可知X为O2,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B,1 mol Li2CO3分解产生1 mol CO2气体,4 mol MnO2分解产生1 molO2,则根据元素守恒可知此过程发生的化学反应方程式4MnO22Mn2O3+O2↑,B为Mn2O3;
③升温到720℃时,A、B反应,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。该发生的化学反应方程式为:2Li2O+4Mn2O34LiMn2O4;
(4)由于滤液1含Al3+、Mn2+、Fe2+,由于Mn2+、Fe2+形成沉淀的pH比较接近,所以由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下:边搅拌边向滤液1中加入足量H2O2,可以将Fe2+氧化为Fe3+,然后再加入NaOH溶液调节pH,使Al3+转化Al(OH)3沉淀,而Mn2+仍然以离子形式存在于溶液,由于Fe3+完全沉淀的pH=3.7,Al3+完全沉淀的pH=4.7,而Mn2+开始形成Mn(OH)2沉淀的pH=7.7,所以调整溶液pH范围为4.7≤pH<7.7,过滤得到滤液2和滤渣,滤渣中含有Al(OH)3、Fe(OH)3,向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12,溶液显碱性,Al(OH)3与碱反应转化为NaAlO2,而Fe(OH)3不溶解,搅拌、过滤,再向所得滤液中通入过量的CO2,NaAlO2与CO2及水反应产生Al(OH)3沉淀,经过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3;
(5) 根据题给信息可知:
①a中是LiCl溶液,阳极上溶液中的Cl-失去电子,发生氧化反应,电极反应式是2Cl- -2e-=Cl2↑,溶液中阴离子不断放电使阳离子浓度增大,为维持溶液电中性,宜选用阳离子交换膜;
②b中LiOH与NH4HCO3反应生成Li2CO3,反应的化学方程式为:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑。
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【题目】在25℃、101 kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为-393.5 kJ/mol、-285.8 kJ/mol、-870.3 kJ/mol,则CH3COOH(l)═C(s)+H2(g)+O2(g)的反应热为( )
A.-191 kJ/molB.+191 kJ/molC.+244.15 kJ/molD.+488.3 kJ/mol
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【题目】1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应:X(g) + aY(g)bZ(g),反应达到平衡后,测得X的转化率为50% 。而且,在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4,则a和b的数值可能是
A. a=l,b=2 B. a=2,b=1 C. a=2,b=2 D. a=3,b=2
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【题目】下列根据各概念图作出的判断,正确的是
A. 在植物细胞内,甲图中a和b可以表示淀粉和葡萄糖的关系
B. 若乙中a和b分别代表DNA和RNA,则乙图可以代表病毒内的核酸
C. 丙图中a、b、c可分别表示磷脂、固醇和脂质之间的关系
D. 丁图a、b、c可分别表示蛋白质、激素和酶之间的关系
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【题目】某化学课外小组查阅资料知:苯和液溴在有溴化铁(FeBr3)存在的条件下可发生反应生成溴苯和溴化氢,此反应为放热反应。他们设计了制取并验证产物的装置,如下图所示。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A中。如图是制取溴苯的装置。试回答:
(1)装置A中发生反应的化学方程式是___________。
(2)装置C中看到的现象是___________,证明___________。
(3)装置B是吸收瓶,内盛CCl4液体,实验中观察到的现象是___________,原因是___________。如果没有B装置而将A、C直接相连,你认为是否妥当?___________(填“是”或“否”),理由是___________。
(4)实验结束后,经过下列步骤分离提纯:
①向A中加入适量蒸馏水,过滤,除去未反应的铁屑;
②滤液依次用蒸馏水、10%的NaOH溶液、蒸馏水洗涤后静止分液。
NaOH溶液洗涤的作用是___________,分液时获得有机层的具体操作是___________;
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤,加入氯化钙的目的是___________;
(5)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为___________,要进一步提纯,下列操作中必须的是___________(填入正确选项前的字母);
A.结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取
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【题目】甲醇是重要的绿色能源之一,目前科学家用水煤气(CO+H2)合成甲醇,其反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-128.1kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)该反应是可逆反应,为使化学反应速率和CO的转化率都同时提高的措施有_____。
A、升高温度 B、增大压强 C、充入氢气 D、分离出甲醇
(2)恒温恒容条件能说明该可逆反应达平衡的是_________;
A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)若上述可逆反应在恒温恒容的密闭容器进行,起始时间向该容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)。实验测得H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。
①该反应的△S____0,图中的T1___T2(填“<”“>”或“=”)
②T1下到达平衡状态A时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为______,若达到平衡状态B时,则容器的体积V(B)=______L。
(4) CO燃烧的热化学方程式:CO(g)+ 1/2 O2(g)═CO2(g)△H= —283.0kJmol-1
H2(g)+1/2 O2(g)═H2O(l)△H= —285.8 kJmol-1
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l)△H= —128.1KJmol-1
则CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式是为___________。
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【题目】将1 mol甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中,倒立于盛有饱和食盐水的水槽(如图所示),对于此反应,有关叙述不正确的是( )
A.该反应的有机生成物有四种,都为液体B.该反应的条件是光照,但是不能放在日光直射的地方
C.该反应属于取代反应D.该反应现象有量筒内气体颜色变浅,器壁上有油状液滴
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【题目】用0.1000mol/LNaOH溶液分别滴定20.00mL0.1000mol/LHCl和20mL0.1000mol/LCH3COOH,得到如图所示两条滴定曲线,下列说法不正确的是( )
A.图1表示NaOH滴定盐酸的曲线
B.a=20mL
C.图2中,pH=7,c(CH3COO-)=c(Na+)
D.图1中,由水电离的c(H+)一直增大
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【题目】汉黄芩素是传统中草药黄芩的有效成分之一,对肿瘤细胞的杀伤有独特作用。下列有关汉黄芩素的叙述正确的是( )
A. 汉黄芩素的分子式为C16H13O5
B. 该物质遇FeCl3溶液不显色
C. 1 mol该物质与溴水反应,最多消耗2 mol Br2
D. 与足量H2发生加成反应后,该分子中官能团的种类减少1种
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