【题目】镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(铝电极表面涂有LiNi1-x-yCoxMnyO2)的工艺流程如图所示:
回答下列问题
(1)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是_______。
(2)能够提高“碱浸”效率的方法有______(至少写两种)。
(3)“碱浸”过程中,铝溶解的离子方程式为_____。
(4)实验室模拟“碱浸”后过滤的操作,需用到的玻璃仪器有_____;过滤后需洗涤,简述洗涤的操作过程:_____。
(5)LiCoO2参与“还原”反应的离子方程式为_______。
(6)溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示:
则浸出过程的最佳条件是______。
(7)已知溶液中Co2+的浓度为1.0mol·L-1,缓慢通入氨气,使其产生Co(OH)2沉淀,则Co2+沉淀完全时溶液的最小pH为______(已知:离子沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10-5mol·L-1,Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15,1g2=0.3,溶液体积变化忽略不计)。
(8)写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式:_______。
【答案】放电有利于Li+向正极移动并进入正极材料 粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ 漏斗、烧杯、玻璃棒 沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀,待水滤出后重复操作2~3次 2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 75℃,30 min 9.3 (4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O
【解析】
(1)“放电处理”有利于锂在正极的回收,Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动;
(2)提高浸出率的方法有粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等;
(3)“碱浸”过程中,铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气;
(4)过滤需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒;洗涤沉淀的操作为:沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀,待水滤出后重复操作2~3次;
(5)LiCoO2中Li元素为+1价,O元素为-2价,故Co元素化合价为+3价,LiCoO2为难溶物,H2SO4为电解质,H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素,由此写出反应的离子方程式;
(6)由图可知,在75℃,30 min条件下钴的浸出率最高;
(7)根据溶度积常数及水的离子积,逐步推理得出答案;
(8)Ni2+、Co2+、Mn2+与NH3H2O反应生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2与Li2CO3,并高温烧结固相合成,根据原子守恒可得到化学方程式。
(1)放电时,负极上生成锂离子,锂离子向正极移动并进入正极材料中,所以“放电处理”有利于锂在正极的回收,
故答案为:放电有利于Li+向正极移动并进入正极材料;
(2)提高浸出率的方法有粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等,
故答案为:粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等;
(3)“碱浸”过程中,铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(4)过滤需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒;洗涤沉淀在过滤器中进行,其操作为:沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀,待水滤出后重复操作2~3次;
故答案为:漏斗、烧杯、玻璃棒;沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀,待水滤出后重复操作2~3次;
(5)LiCoO2中Li元素为+1价,O元素为-2价,故Co元素化合价为+3价,LiCoO2为难溶物,H2SO4为电解质,H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素,反应的离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑,
故答案为:2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑;
(6)由图可知,在75℃,30 min条件下钴的浸出率最高,
故答案为:75℃,30 min;
(7)Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15,沉淀完全时c(OH-)===2×10-5mol/L,c(H+)===5×10-10mol/L,pH=-lgc(H+)=-lg5×10-10=9.3,
故答案为:9.3;
(8)Ni2+、Co2+、Mn2+与NHspan>3H2O反应生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2与Li2CO3,并高温烧结固相合成,根据原子守恒可得到化学方程式为(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O,
故答案为:(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi1-x-yCoxMnyO2+2CO2+4H2O。
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【题目】游离态氮称为惰性氮,游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化,在氮的循环系统中,氮的过量“活化”,则活化氮开始向大气和水体过量迁移,氮的循环平衡被打破,导致全球环境问题。
Ⅰ. 氮的活化
工业合成氨是氮的活化重要途径之一,在一定条件下,将N2 和 H2 通入到体积为0.5L的恒容容器中,反应过程中各物质的物质的量变化如图所示:
(1)10min内用NH3表示该反应的平均速率,v(NH3)=____________。
(2)在第10min和第25min改变的条件可能分别是_________、________(填字母)。
A.加了催化剂 B. 升高温度 C. 增加NH3的物质的量
D.压缩体积 E.分离出氨气
(3)下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是__________(填字母)。
A. 容器中气体密度不变 B. 容器中压强不变
C. 3v(H2)正=2v(NH3)逆 D. N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
Ⅱ.催化转化为惰性氮 已知:SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
(4)在250C、101KPa时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1= -92.4kJ/mol.
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2= -571.6 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3= +180kJ/mol
则NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式______________________________。
(5)在有氧条件下,新型催化剂M能催化CO与NOx反应生成N2。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体,维持恒温恒容,在催化剂作用下发生反应:
4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H<0,相关数据如下:
0min | 5min | 10min | 15min | 20min | |
c(NO2) /mol·L-1 | 2.0 | 1.7 | 1.56 | 1.5 | 1.5 |
c(N2) /mol·L-1 | 0 | 0.15 | 0.22 | 0.25 | 0.25 |
①计算此温度下的化学平衡常数K=______,
②实验室模拟电解法吸收NOx装置如图,(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验(a<b),电解时NO2发生反应的电极反应式:_________________________________。
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【题目】298K时,将0.1mol·L-1的两种钠盐NaX、NaY溶液加水稀释,溶液的pH 与稀释倍数的对数的关系如图所示.下列说法不正确的是
A. 酸性:HY>HX
B. 298K时,K(HX)/ K(HY)= 1/100
C. =2时,c(HX)+c(X- )=c(HY)+c(Y- )
D. 相同浓度时,NaX和NaY两溶液中离子总浓度相等
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【题目】硼及硼的化合物有着广泛的用途。请回答下列问题:
(1)硼在元素周期表中的位置为_________,电子排布式是________,硼元素有两种天然同位素10B和11B,硼元素的近似相对原子质量为10.8,则两种同位素原子的原子个数之比为_______。
(2)单质硼(B)在一定条件下与NaOH溶液反应生成NaBO2和一种气体,请写出该反应的化学方程式________________。
(3)与B一个周期的元素Be和C,它们的电离能由小到达的顺序 _______________
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【题目】肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O=O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是:
A. 194 B. 391 C. 516 D. 658
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【题目】工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极.测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为2:1,以下说法正确的是 ( )
A. b电极反应式:2H2O+4e-=O2↑+4H+
B. 离子交换膜d为阴离子交换膜
C. 丙为硫酸溶液,丁为氢氧化钠溶液
D. a电极连接电源的正极作阳极
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【题目】X(g)+3Y(g) 2Z(g)ΔH=-a kJ·molˉ1 ,一定条件下,将1 mol X和3 mol Y通入2L的恒容密闭容器中,反应10min,测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是
A.10min内,Y的平均反应速率为0.03 mol·Lˉ1·sˉ1
B.第10min时,X的反应速率为0.01 mol·Lˉ1·minˉ1
C.10min内,消耗0.2 mol X,生成0.4 mol Z
D.10min内,X和Y反应放出的热量为a kJ
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【题目】一种形状像蝴蝶结的有机分子Bowtiediene,其形状和结构如图所示,下列有关该分子的说法中错误的是
A. 生成1 mol C5 H12至少需要4 mol H2
B. 该分子中所有碳原子在同一平面内
C. 三氯代物只有一种
D. 与其互为同分异构体,且只含碳碳三键的链烃有两种
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【题目】25℃时,向20 mL 0.01 mol·L-1HA(aq)中不断滴入0.02 mol·L-1 NaOH(aq),混合溶液pH变化如图所示。此过程溶液下列说法不正确的是(已知:25℃时一元酸HA(aq)电离平衡常数Ka=1.6×10-5)
A. a点溶液的pH大于3
B. b点溶液中离子:c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C. c点表示酸HA(aq)和NaOH(aq)溶液恰好完全反应
D. d点溶液加水稀释后c(H+)/c(HA)的值会增大
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