18.(2010江苏卷)(12分)正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料,它可以通过
、
与
溶液发生共沉淀反应,所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时,不将和
溶液直接混合的原因是
。
②共沉淀反应的化学方程式为 。
③高温成型前,常向中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的
的导电性能外,还能
。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有及少量AI、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。
①
在上述溶解过程中,
被氧化成
,
在溶解过程中反应的化学方程式为
。
②
在空气中加热时,固体残留率随温度的变化
如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全
脱水,则1000℃时,剩余固体的成分为 。(填化学式);
在350~400℃范围内,剩余固体的成分为 。(填化学式)。
[答案]
(1)
①Fe2+在碱性条件下更易被氧化(凡合理答案均可)
②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③与空气中O2反应,防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
(2)
①
②
、
[解析]本题考察的知识比较散,涉及到能源利用,物质性质、化工流程分析,图表分析,覆盖面比较广。(1)①不能直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更容易被氧化;②根据题给的信息,发生的反应为(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O③消耗空气中的O2,保护Fe2+,防止Fe2+被氧化;(2)①通过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应,反应为8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11 H2O②根据质量的变化,在变化过程中,Co的质量没有变,通过题给数据看,在10000C是Co(OH)2完全分解,则产物CoO,在350-4000C时,固体的质量在89.25%-86.38%之间,可以通过极点进行分析,在2920C,n(Cr)n(O)=100/93:(89.25-100*59/93)/16=2:3,其化学式为Co2O3在5000C n(Cr)n(O)= 100/93:(86.38-100*59/93)/16=3:4其化学式为Co3O4 ,所以可以确定在350-4000C时的化学式为Co2O3和Co3O4
(2010四川理综卷)27.(16分)
碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶
于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质
碘。以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。
请回答下列问题:
(1)碘是 (填颜色)固体物质,实验室常用
方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为 ;阴极上观察到的实验现象是 。
(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-。请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表。
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选。
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸:
实验方法 |
实验现象及结论 |
|
|
(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:
步骤②的操作名称是 ,步骤⑤的操作名称是 。步骤④洗涤晶体的目的是
。
答案:(1)紫黑色 升华
(2)
有气泡产生
(3)
实验方法 |
实验现象及结论 |
取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液,观察是否变蓝。 |
如果不变蓝,说明无![]() 变蓝,说明有 ![]() |
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
解析:(1)考查物质的物理性质,较容易。(2)阳极发生氧化反应失电子。阴极区加入氢氧化钾溶液,电解氢氧化钾实质是电解水。(3)考查I-的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性,要设法将碘离子转化为碘单质。(4)考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。
24.(2010福建卷)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
(1) 将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
(2) 完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3 +□CI-
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是_______。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH
时,理论上可选用的最大区间为______。
|
Mg(OH)2 |
Zn(OH)2 |
MgCO3 |
CaCO3 |
开始沉淀的pH |
10.4 |
6.4 |
- |
- |
沉淀完全的pH |
12.4 |
8.0 |
- |
- |
开始溶解的pH |
- |
10.5 |
- |
- |
Ksp |
5.6×![]() |
- |
6.8×![]() |
2.8×![]() |
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是______(选填序号)。K^S*5U.C#O%
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为______、_______、过滤,洗涤,干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于________。
[解析](1) 将棱铁矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积,使得反应更加充分
(2) 漂白粉的成分中含有次氯酸根,调节酸碱度后,具有较强的氧化性,能使+2价的铁离子氧化成+3价,氧化亚铁变成氧化铁必须增加氢氧元素的量,可以推测出另一种反应物为水,清楚了反应物,一般可以顺利的配平。
(3) 化学式量为89,组成元素是,其中铁的相对原子量为56,扣掉56剩下33,化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子,所以可能的组成为
(4)完全沉淀,
开始溶解,而
在
的时候开始沉淀,为了使
能完全析出不影响
,溶液的酸碱度控制在
范围
(5)a大理石粉难溶于水,选择熟石灰和烧碱溶液可以使溶液的碱性增强,有利于镁离子完全沉淀
(6)蒸发浓缩、冷却结晶能使晶体尽快的析出
(7)综合计算(不展开)
答案:
(1) 增大反应物接触面积或增加反应时的接触面积,使反应更加充分。
(2)
(3) (或其他合理答案)
(4) (或其他合理答案)
(5)b或(b和d);d
(6)蒸发浓缩、冷却结晶(或其他合理答案)
(7)(或其他合理答案)
28.(2010安徽卷)(13分)某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:
[实验]制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。
(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是 。
a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水。至最初的沉淀恰好溶解为止
b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中
c.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热
d.银氨溶液具有较弱的氧化性
e.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大
[提出假设]
假设1:Fe1+具有氧化性,能氧化Ag。
假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO3能氧化Ag。
[设计实验方案,验证假设]
(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe3+,验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式: 。
(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示: NO在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。
实验步骤(不要求写具体操作过程) |
预期现象和结论 |
① ② …… |
若银镜消失,假设2成立。 若银镜不消失,假设2不成立。 |
[思考与交流]
(4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立。则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO都氧化了Ag。
你是否同意丙同学的结论,并简述理由: 。
答案(1)ade
(2)Fe3++Ag= Fe2++Ag+
(3)①将银镜在硝酸铜溶液中
(4)同意 4Fe3++6H2O+9Ag+3NO3-=4Fe(OH)3+9Ag++3NO
解析:本题第(1)小题是考查学生实验,最后2小题具有较大的开放度。
33.(2010广东理综卷)(16分)
某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式:SO2+2NaOH = ________________.
(2)反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________.
(3)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl、OH
和SO
.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响).
① 提出合理假设 .
假设1:只存在SO32-;假设2:既不存在SO32-也不存在ClO;假设3:_____________.
②
设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:3moLL-1H2SO4、1moL
L-1NaOH、0.01mol
L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.
实验步骤 |
预期现象和结论 |
步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moL![]() |
![]() |
步骤2: |
|
步骤3: |
|
解析:(1) NaOH过量,故生成的是正盐:SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O。
(2)S元素的价态从+4→+6,失去电子做表现还原性,故还原剂为Na2SO3。
(3)①很明显,假设3两种离子都存在。
②加入硫酸的试管,若存在SO32-、ClO-,分别生成了H2SO3和HClO;在A试管中滴加紫色石蕊试液,若先变红后退色,证明有ClO-,否则无;在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4溶液,若紫红色退去,证明有SO32-,否则无。
答案:
(1) Na2SO3+H2O
(2) Na2SO3
(3) ①SO32-、ClO-都存在
②
实验步骤 |
预期现象和结论 |
步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moL![]() |
![]() |
步骤2:在A试管中滴加紫色石蕊试液 |
若先变红后退色,证明有ClO-,否则无 |
步骤3:在B试管中滴加0.01mol![]() |
若紫红色退去,证明有SO32-,否则无 |