【题目】2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%)制备Li2C2O4,并用其制备LiFePO4部分工艺流程如图(该流程可能造成水体砷污染):
已知:滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g·L-1):
Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
滤液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
滤液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
I.制备Li2C2O4
(1)滤渣2的主要成分有__(填化学式)。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为__。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式:__。
Ⅱ.制备LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应生成LiFePO4和一种温室气体,该反应的化学方程式是___。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极,高温成型时要加入少量石墨,则石墨的作用是__(任写一点)。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8)去除废水中的As(Ⅴ),其机制模型如图,其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物,化学式为Fe7As2O14,该物质中二价铁与三价铁的个数比为__。
【题目】随着环保意识增强,清洁能源越来越受到人们关注。
(1)甲烷是一种理想的洁净燃料。已知:CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g);△H= -802.3kJ·mol-1 H2O(1)=H2O(g),△H =+44.0kJ·mol-l
写出常温常压下甲烷完全燃烧的热化学方程式____,计算4.8g甲烷气体完全燃烧生成液态水,放出热量为____kJ。
(2)利用甲烷与水反应制备氢气,因原料廉价,具有推广价值。该反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.lkJ·mol-l。
①800℃时,反应的化学平衡常数K=l.0,某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表。
CH4 | H2O | CO | H2 |
3.0 molL1 | 8.5 molL1 | 2.0 molL1 | 2.0 molL1 |
则此时正、逆反应速率的关系是正反应速率____逆反应速率。(填“>”、“<”、“=”)
②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响,某同学设计了以下三组对比实验(温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa,其余实验条件见下表)。
实验序号 | 温度/℃ | 压强/kPa | CH4初始浓度/ molL1 | H2O初始浓度/ molL1 |
1 | 360 | p | 2.00 | 6.80 |
2 | t | 101 | 2.00 | 6.80 |
3 | 360 | 101 | 2.00 | 6.80 |
表中t=___,P=____;设计实验2、3的目的是____;实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是____(用K1、K2、K3表示)。
【题目】(1)t1 ℃时,密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0。容器中各物质浓度(单位: mol·L-1)变化如下表所示:
时间(min) | CO | H2O | CO2 | H2 |
0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
3 | c1 | c2 | c3 | c3 |
4 | c1 | c2 | c3 | c3 |
5 | 0.116 | 0.216 | 0.084 | |
6 | 0.096 | 0.266 | 0.104 |
①一定处于平衡状态的时间段为____________。
②5~6 min时间段内,平衡移动方向为_______________ (填“向左移动”或“向右移动”),根据表中数据判断,平衡移动的原因是________(填字母编号)。
a.增加了H2O(g)的量 b.增加氢气浓度 c.使用催化剂 d.降低温度
③t2 ℃时(t2>t1),在相同条件下发生上述反应,达平衡时,CO浓度________c1(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常数随温度变化情况如图所示:
①用CO还原FeO制备Fe的反应是___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②温度为T2时,实验测得该反应体系中CO浓度为CO2的2.5倍,则T2______T1(填“>”“<”或“=”)。
(3)工业上常用CO、CO2和H2合成甲醇燃料,其原理为:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0;②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH>0
当混合气体的组成固定时,CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。
图中的压强由大到小的顺序为____________,判断理由是_________________________;
试解释CO平衡转化率随温度升高而减小的原因是_______________________。