【题目】磷酸铁锂电池是新型的绿色能源电池,其简化的生产工艺流程如下。
(1)反应釜中反应的化学方程式为_______,该反应体现出非金属性关系:P_____C(填“>”或“<”)。
(2)室温下,LiH2PO4溶液的pH随c(H2PO4-)的变化如图1所示,H3PO4溶液中H2PO4-的分布分数随pH的变化如图2所示[ (含P元素的粒子)]。
①由图1知,低浓度时LiH2PO4溶液的pH小于7,且随着c初始(H2PO4-)的增大而减小,其合理的解释为__________________。
②综合上图分析,若用浓度大于1mol/L的H3PO4溶液溶解Li2CO3,要使反应釜中的H3PO4几乎全部转化成LiH2PO4,反应釜中需要控制溶液的pH=________。
(3)磷酸铁锂电池总反应为:LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6,电池中的固体电解质可传导Li+。充电时,Li+移向______(填“阳极”或“阴极”);放电时,正极反应式为__________________。
(4)磷酸铁锂电池中铁的含量可通过如下方法测定:称取1.60g试样用盐酸溶解,在溶液中加入稍过量的SnCl2溶液,再加入HgCl2饱和溶液,用二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.030mol/L重铬酸钾溶液滴定至溶液由浅绿色变为蓝紫色,消耗重铬酸钾溶液50.00mL。
已知:2Fe3++Sn2++6Cl-=SnCl62-+2Fe2+
4Cl-+Sn2++2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2
6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
①实验中加入HgCl2饱和溶液的目的是____________。
②铁的百分含量Fe(%)=_________________________。
【答案】2H3PO4+Li2CO3=2LiH2PO4+H2O+CO2↑ > H2PO4-在溶液中既存在电离平衡,也存在水解平衡。电离作用产生H+使溶液显酸性,水解产生OH-使溶液显碱性,由于H2PO4-电离程度大于水解程度,所以溶液显酸性,故pH<7;若在开始时溶液c(H2PO4-)大,单位体积内H2PO4-电离产生的H+的数目越多,c(H+)就越大,溶液的pH就越小 4.66 阴极 Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 将溶液中过量的Sn2+转化为稳定的络离子SnCl62-,防止干扰Fe2+的测定 31.5%
【解析】
(1)由于酸性:H3PO4>H2CO3,所以在反应釜中发生复分解反应:2H3PO4+Li2CO3=2LiH2PO4+H2O+CO2↑;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强,由于酸性:H3PO4>H2CO3,所以元素的非金属性P>C;
(2)①LiH2PO4在溶液中存在电离平衡H2PO4-H++HPO42-,也存在水解平衡H2PO4-+H2OOH-+H3PO4,电离使溶液显酸性,水解使溶液显碱性,由于H2PO4-电离程度大于水解程度,所以溶液显酸性,pH<7;开始时c(H2PO4-)越大,单位体积内电离的H2PO4-的数目越多,则电离产生的H+的浓度越大,所以溶液的pH越小;
②浓度大于1mol/L的H3PO4溶液溶解Li2CO3,当pH达到4.66时,根据图2知=0.994,根据图1知c初始(H2PO4-)接近1mol/L,则H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4。故要使H3PO4几乎全部转化成LiH2PO4,溶液的pH控制在pH=4.66;
(3)充电时,阳离子Li+移向阴极;放电时,正极发生还原反应,正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4;
(4) ①实验中加入HgCl2饱和溶液,可以发生反应:4Cl-+Sn2++2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2,这样就可以使溶液中过量的Sn2+转化为稳定的络离子SnCl62-,从而防止用重铬酸钾溶液滴定溶液中Fe2+时干扰实验结果的测定,造成实验误差;
②根据6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O可知n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.030mol/L×0.0500mL=9×10-3mol,m(Fe)=nM=9×10-3mol×56g/mol=0.504g,所以铁的百分含量= 。
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【题目】NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如图,下列判断正确的是
A. 石墨电极Ⅱ为电池负极
B. 电池中NO3-从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C. 石墨I电极发生的电极反应为NO2+NO3--e-=N2O5
D. 每消耗1 mol NO2转移电子2 mol
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【题目】在一定温度下,在一体积固定的密闭容器中加入2 mol X和1 mol Y,发生如下反应:2X(g)+Y(g) a Z(g)+W(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)。当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1 kJ,物质X的转化率为α;平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)温度升高,平衡常数K的值是____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)化学计量数a的值为____________。
(3)有同学认为,Q1一定小于Q,你认为该结论是否正确?________,其理由是___________________。
(4)维持温度不变,若起始时向容器中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是____________(稀有气体不参与反应)。
A.2 mol X、1 mol Y、1 mol Ar
B.a mol Z、1 mol W
C.1 mol X、0.5 mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol W
D.2 mol X、1 mol Y、1 mol Z
(5)X的转化率α=____________(用含Q、Q1的代数式表示)。
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【题目】下列说法正确的是( )
A.碳﹣12 原子和碳﹣13 原子的中子数相同
B.KMnO4 和 K2 MnO4 中有相同的原子团
C.Fe2+和 Fe3+都属于铁元素,核外电子数不同
D.和化学性质相似
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【题目】以硅石(主要成分SiO2)为起始原料生产高纯多晶硅的简化工艺流程如下图所示:
(1)在电弧炉中,生成粗硅的化学方程式为____________,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_____________。
(2)合成炉中有关反应的数据如下表所示:
热化学方程式 | 平衡常数 | |
主反应 | Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) △H=-210kJ/mol | K1 |
副反应 | Si(s)+4HCl(g)SiCl4(g)+2H2(g) △H=-241kJ/mol | K2 |
①主反应的温度需严格控制在280~300℃之间,若温度过低,则__________________;若温度太高,SiHCl3则会转化生成SiCl4,该转化的热化学方程式为_____________________。
②平衡时,的值a随着的值b的变化而变化,则=______(用含K1、K2的代数式表示)。工业上用H2适当稀释HCl来提高的值,请用平衡移动原理加以解释________________________。
(3)还原炉中的主要反应为SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g) △H>0。实验室中在1.0L密闭容器中研究得到SiHCl3的转化率在不同温度条件下随n(H2)/(SiHCl3)变化的曲线如图所示。t1、t2、t3表示的温度高低顺序为_______;t1温度时平衡常数Ka=______(保留两位小数)。
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【题目】已知pCa=-lgc(Ca2+),Ksp(CaSO4)=9.0×10-6,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,向10 mL CaCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2SO4溶液时,溶液中pCa与Na2SO4溶液体积(V)的关系如图所示(实线),下列有关说法正确的是(已知1g3=0.48)
A. y值为3.48
B. a与b两点c(Ca2+)之比为50:3
C. 原CaCl2溶液浓度为1mol/L
D. 若把0.1mol/L的Na2SO4溶液换成0.1mol/L的Na2CO3溶液则图象在终点后变为虚线部分
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【题目】有一处于平衡状态的反应X(g) +3Y(g)2Z(g) (正反应是放热反应) 。为了使平衡向生成Z的方向移动, 应选择的条件是
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④降低压强 ⑤加入正催化剂 ⑥分离出Z
A. ①③⑤ B. ②③⑤ C. ②③⑥ D. ②④⑥
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【题目】浩瀚的海洋是一个巨大的物质宝库,工业上常用浓缩海水提取溴.
下列说法不正确的是( )
A.海水的淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等
B.步骤②中体现了溴易挥发的性质
C.步骤③反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O═2HBr+2H++SO42﹣
D.①﹣④目的是为了富集溴元素
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【题目】过氧化钙微溶于水,溶于酸,可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题:
(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于____。
(2)下图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是______(填标号)。
a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁
d.滤纸边缘高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
(二)过氧化钙的制备
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈____性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。
(4)步骤③中反应的化学方程式为________,该反应需要在冰浴下进行,原因是_________。
(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是_______。
(6)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______,产品的缺点是_______。
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