题目内容
新型锂电池正极材料锰酸锂(LiMn2O4)有望取代广泛使用的LiCoO2。工业上用某软锰矿(主要成分为MnO2,同时含有少量铁、铝及硅等的氧化物)为原料制备锰酸锂的流程如下:
有关物质的溶度积常数
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 4.0×l0-38 | 4.5×10-33 | 1.9×l0-13 |
(1)已知,锂电池放电正极的电极反应为:LiMn2O4+e-+Li+= Li2Mn2O4,则锂电池正极材料锰酸锂中,锰元素的化合价为________。
(2)流程中,FeSO4的作用是_______,MnO的作用是_________,当滤液中的pH为6时,滤液中所含铝离子的浓度为___________。
(3)采用下图装置电解,离子交换膜将电解池分隔为阳极室和阴极室,两室的溶液分别为硫酸钠溶液和制得的硫酸锰溶液,则阴极室中的溶液为________;电解产生的MnO2沉积在电极上,该电极反应式为_________。
(4)若将上述装置中的硫酸钠溶液换为软锰矿的矿浆,并加入适量的硫酸铁及硫酸,可一次性完成软锰矿的浸出反应与电解沉积MnO2反应,电解时,Fe3+先放电生成Fe2+,产生的Fe2+再与矿浆中的 MnO2反应,周而复始,直至矿浆中的MnO2完全浸出。则Fe2+与矿浆中MnO2反应的离子方程式为__________。
(5)写出高温煅烧生成锰酸锂的化学方程式___________。
雾霾天气是一种大气污染状态,雾霾的源头多种多样,比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧,甚至火山喷发等。
(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。
①已知部分化学键的键能如下
分子式/结构式 | NO/N≡O | CO/C≡O | CO2/O=C=O | N2/N≡N |
化学键 | N≡O | C≡O | C=O | N≡N |
键能(KJ/mol) | 632 | 1072 | 750 | 946 |
请完成汽车尾气净化中NO(g)和CO(g)发生反应的热化学方程式
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=_________kJ/mol
②若上述反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,并在t1时刻达到平衡状态,则下列示意图不符合题意的是_________(填选项序号)。(下图中v正、K、n、P总分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和总压强)
(2)在t1℃下,向体积为10L的恒容密闭容器中通入NO和CO , 测得了不同时间时NO和CO的物质的量如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)/×l0-2mol | 10.0 | 4.50 | 2.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
n(CO)/×l0-1mol | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
t1℃时该反应的平衡常数K=__,既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_。(写出一种即可)
(3)如图1所示,以N2O4为原料采用电解法可制备新型绿色硝化剂(一种氮氧化物)写出生成这种硝化剂的阳极电极反应式________________________。
图1 图2
(4)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下,不同c(NO2)/c(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图2所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应),请回答温度对脱氮率的影响____________________,给出合理的解释:____________________________________。