题目内容
【题目】新能源汽车的核心部件是锂离子电池,常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极材料。对LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)回收并获得高纯Li2CO3的工业流程如图:
资料:碳酸锂在水中溶解度随温度变化如下:
温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 1.54 | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 | 0.72 |
(1)过程i研磨粉碎的目的是__________________。
(2)过程ii加入足量NaOH溶液的作用(用化学反应方程式表示)_________________。
(3)如过程iii采用NaClO3作为氧化剂,则过程中会反应会发生副反应生成黄绿色气体,
①该副反应对应的离子方程式为_______________________________________________________;
从环保角度分析,选择___________(填字母)作为该过程的氧化剂会更好。
a.H2O2 b.浓硫酸 c.浓HNO3
②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是________________________________________________。
(4)浸出液中存在大量H2PO4﹣和HPO42-,已知:,结合平衡移动原理,解释过程iv得到磷酸铁晶体的原因______________________________________。
(5)简述过程vi的操作______________________________________________________________。
【答案】增大接触面积,加快反应速率 2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑ ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O A 提高氧化剂和酸的利用率(或提高浸出液中Li+浓度,节约后续纯碱的用量) CO32﹣结合H+,c(H+)减小,上述两个电离平衡均向右移动,c(PO43﹣)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体 用热水洗涤、干燥
【解析】
(1)根据影响反应速率的因素分析过程i研磨粉碎的目的;
(2)根据铝可以溶于氢氧化钠溶液分析;
(3)①过程iii中NaClO3会与盐酸发生反应生成氯气、氯化钠、水;从环保角度分析选择对环境无污染的物质做氧化剂更好;
②浸出液循环利用可以提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li+浓度,节约后续纯碱的用量;
(4)过程iv加入碳酸钠溶液可以提高c(PO43﹣),从而实现沉铁;
(5)根据温度越高碳酸锂溶解度越小分析。
(1) 过程i研磨粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率;
故答案为:增大接触面积,加快反应速率;
(2) 铝可以溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠,所以过程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解铝,使其分离出去,反应的化学方程式为:2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
故答案为:2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3) ①过程iii中NaClO3会与盐酸发生反应生成氯气、氯化钠、水,反应的离子方程式为:
ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O;过程iii若用H2O2做氧化剂,产物是H2O,无污染,浓硫酸、浓HNO3作为氧化剂,产物分别为二氧化硫、氮氧化物,污染环境,所以从环保角度分析选择H2O2作为该过程的氧化剂会更好;
故答案为:ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O;H2O2 ;
②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li+浓度,节约后续纯碱的用量;
故答案为:提高氧化剂和酸的利用率,提高浸出液中Li+浓度,节约后续纯碱的用量;
(4) 过程iv加入碳酸钠溶液可以提高c(PO43﹣),CO32﹣结合H+,c(H+)减小,上述两个电离平衡均向右移动,c(PO43﹣)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体;
故答案为:CO32﹣结合H+,c(H+)减小,上述两个电离平衡均向右移动,c(PO43﹣)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁晶体;
(5) 温度越高碳酸锂溶解度越小,因此过程vi的操作是用热水洗涤、干燥;
故答案为:用热水洗涤、干燥。
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【题目】本题为选做题,包括A、B两题。选学《化学与生活》模块的考生答A题,选学《有机化学基础》模块的考生答B题,每位考生只可选做l题。若两题都作答,则以A题计分。
A《化学与生活》
(1)防治环境污染、改善生态环境已成为全人类的共识。
①下列各项中,完成空气质量报告时不需要监测的是______(填字母)。
a.二氧化碳的浓度 b.二氧化硫的浓度 c.可吸入颗粒物的浓度
②下列做法中不利于改善环境质量的是______(填字母)。
a.将废旧电池进行深埋处理
b.充分利用风能等新能源
c.给汽车加装尾气催化净化装置
③工业废水需处理达标后才能排放。轧钢厂排出的废水主要是含盐酸的酸性废水,处理此废水可采用的方法是______(填字母)。
a.氧化还原法 b.中和法 c.沉淀法
④煤炭直接燃烧引起多种环境问题。燃煤产生的SO2增加了______形成的可能;处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S,发生反应的化学方程式为_____________________。
(2)合理应用化学知识可以更好地认识生活、改善生活。
①等质量的糖类、油脂、蛋白质中,提供能量最多的是______。蛋白质水解可以得到______。
②人体牙龈出血、患坏血病的原因主要是因为缺乏______(填“维生素A”、“维生素C”或“维生素D”)。
(3)性能各异的各种材料的广泛应用大大提高了人们的生活水平。试回答问题:
①石墨烯(见图)可用作太阳能电池的电极,这里主要利用了石墨烯的______性。
②高炉炼铁和生产硅酸盐水泥都要用到的原料是______(填字母)。
a. 黏土 b. 石灰石 c. 焦炭
③“神七”国产“飞天”舱外服由六层组成。从内到外依次为由特殊防静电处理过的棉布组成的舒适层、合成橡胶质地的备份气密层、复合材料结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、隔热层和最外防护层。其中由天然有机高分子材料组成的层是______(填字母)。
a. 舒适层 b. 备份气密层 c. 主气密层
④材料与化学密切相关,表中对应关系正确的是______(填字母)。
选项 | 材料 | 主要化学成分 |
a | 刚玉、金刚石 | 三氧化二铝 |
b | 大理石、石灰石 | 碳酸钙 |
c | 光导纤维、普通玻璃 | 硅酸盐 |
⑤铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],这层铜绿可用盐酸除去,写出该反应的化学方程式________________________________。
B《有机化学基础》
(1)认识有机化合物的结构与类别有助于理解其性质。
①下列有机化合物与苯甲酸(C6H5COOH)互为同系物的是______(填字母,下同)。
a. C6H5CH2COOH b. C6H5CH2CHO c. C6H5OH
②下列有机化合物易溶于水的是______。
a. 苯 b. 乙烷 c. 乙醇
③下列试剂可用于鉴别乙酸和乙醛的是______。
a. 水 b. 银氨溶液 c. 稀硫酸
(2)扁桃酸(C6H5CHOHCOOH)是一种重要的化工原料。
①扁桃酸分子中有______种不同化学环境的氢。
②扁桃酸中含氧官能团的名称为______和______。
③1 mol扁桃酸最多能与______mol金属钠反应
(3)化合物C是一种医药中间体,可通过下列方法合成:
①A中含氧官能团的名称为______和______。
②B的结构简式为______。
③B→C的反应类型为______。
④C的同分异构体D能发生银镜反应,能与FeCl3溶液发生显色反应,且1molD最多能与2molNaOH反应。D分子中有4种不同化学环境的氢,请写出D的一种结构简式:______。
【题目】测定溶液先升温再降温过程中的
,数据如下表。实验过程中,取①、④时刻的溶液,加入盐酸酸化的
溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是
时刻 | ① | ② | ③ | ④ |
温度 | 25 | 30 | 40 | 25 |
9.66 | 9.52 | 9.37 | 9.25 |
A. 溶液中存在水解平衡:
B. ④产生的白色沉淀是
C. ①→③的过程中,在降低
D. ①→③的过程中,温度与相比,前者对水解平衡的影响更大
【题目】可逆反应
在平衡移动时的颜色变化可以用来指示放热过程和吸热过程。下面是某同学的部分实验报告。
1.向甲烧杯中加入 2.向乙烧杯中投入一定量的 |
(1)甲烧杯中球的红棕色变浅,说明平衡
向______________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,所以
晶体溶于水是__________________(填“放热”或“吸热”)过程。
(2)根据乙烧杯中的现象,补全与
反应过程的能量变化示意图_____。
【题目】下图是闪锌矿(主要成分是,含有少量
)制备
的一种工艺流程:
资料:相关金属离子浓度为时形成氢氧化物沉淀的
范围如下:
金属离子 | |||
开始沉淀的 | 1.5 | 6.3 | 6.2 |
沉淀完全的 | 2.8 | 8.3 | 8.2 |
(1)闪锌矿在溶浸之前会将其粉碎,目的是______________。
(2)溶浸过程使用过量的溶液和
浸取矿粉,发生的主要反应是:
。下列判断正确的是____________(填字母序号)。
a.浸出液中含有等阳离子
b.加入硫酸,可以抑制水解
c.若改用溶液进行浸取,将发生反应:
(3)工业除铁过程需要控制沉淀速率,因此分为还原和氧化两步先后进行,如下图。还原过程将部分转化为
,得到
小于1.5的溶液。氧化过程向溶液中先加入氧化物a,再通入
。
①a可以是______________,加入a的作用是_______________。
②除铁过程中可以控制溶液中的操作是_______________。