题目内容
【题目】LiCoO2(钴酸锂)是锂离子电池的正极材料。以某海水为原料制备钴酸锂的一种流程如下:
已知如下信息:
①该海水中含浓度较大的LiCl,含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。
②碳酸锂的溶解度与温度关系如图所示:
③常温下,几种难溶物质的溶度积数据如下:
物质 | Li2CO3 | MgCO3 | CaCO3 | MnCO3 | Mg(OH)2 |
Ksp | 2.5×102 | 6.8×106 | 2.8×109 | 2.3×1011 | 6.0×1010 |
请回答下列问题:
(1)LiCoO2中钴的化合价为________。滤渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和__________(填化学式)。
(2)调节pH=5的目的是__________。
(3)“沉锂”包括过滤、洗涤等,宜用_________(填“热水”或“冷水”)洗涤Li2CO3。加入纯碱的量与锂回收率的关系如表所示:
序号 | 沉淀质量/g | 碳酸锂含量/% | 锂回收率/% | |
① | 0.9∶1 | 10.09 | 92.36 | 77.67 |
② | 1.0∶1 | 10.97 | 90.19 | 82.46 |
③ | 1.1∶1 | 11.45 | 89.37 | 85.27 |
④ | 1.2∶1 | 12.14 | 84.82 | 85.45 |
从生产成本考虑,宜选择_______(填序号)方案投料。
(4)“除杂2”中调pH=13时c(Mg2+)=_________mol·L-1。
(5)“合成”中采用高温条件,放出一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出“合成”发生反应的化学方程式________。
(6)在“合成”中制备1 mol LiCoO2转移电子的物质的量为__________。
【答案】+3 MnCO3 除去过量的Na2CO3,避免蒸发浓缩时析出Li2CO3 热水 ③ 6.0×10-8 2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2 1mol
【解析】
(1)LiCoO2中锂为+1价,氧为-2价,则钴为+3价。由表中溶度积知,碳酸锰难溶于水,因此滤渣1中主要有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和MnCO3。。答案为:+3;MnCO3;
(2)加入盐酸除去过量的碳酸钠,否则碳酸锂会在浓缩时析出,损失锂元素。答案为:除去过量的Na2CO3,避免蒸发浓缩时析出Li2CO3;
(3)碳酸锂的溶解度随温度升高而减小,用热水洗涤比冷水好,减小锂元素损失。从投料比看出,序号③的比例中,投入碳酸钠量较小,锂回收率较高,可降低生产成本。答案为:热水;③;
(4)pH=13,c(OH-)=1×10-1 mol·L-1,c(Mg2)==6.0×10-8 mol·L-1。答案为:6.0×10-8;
(5)在合成中钴的反应中钴的化合价升高,必有O2参与反应,副产物是CO2。答案为:2Li2CO3+4CoCO3+O24LiCoO2+6CO2;
(6)Co元素化合价从+2升高到+3价,生成1 mol LiCoO2转移1 mol电子。答案为:1mol。
【题目】某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以实验结果记录如下:
编号 | 电极材料 | 电解质溶液 | 电流表指针偏转方向 |
1 | Al、Cu | 稀盐酸 | 偏向Cu |
2 | Al、C(石墨) | 稀盐酸 | 偏向石墨 |
回答下列(1)、(2)小题:
⑴实验1中Al作的电极为____(填“正极”或“负极”),Cu作的电极为____(填“正极"或“负极”)。
⑵实验2观察到C(石墨)棒上产生的现象是____,负极的电极反应式为____.如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池。该电池的电子从电极____经过导线流向电极____(填a或b)