题目内容

3．2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的．因此锂离子电池收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）．导电乙炔黑（一种炭黑）．铝箔以及有机粘接剂．某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3．
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是隔绝空气和水分．
（3）碱浸时主要反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（4）酸浸时反应的化学方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O．如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处是有氯气生成，污染较大．
（5）生成Li2CO3的化学反应方程式为Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓．已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应趁热
（6）CO和铁粉在一定条件下可以合成五羰基合铁[Fe（CO）5]，该物质可用作无铅汽油的防爆剂，是一种浅黄色液体，易溶于苯等有机溶剂，不溶于水，光照时生成Fe2（CO）9，60℃发生自燃． 今将一定量的Fe（CO）5的苯溶液，用紫外线照射片刻．取照射后的溶液完全燃烧，得到30.58gCO2、5.4gH2O及1.6g红棕色粉末．红棕色粉末的化学式为Fe2O3，照射后的溶液中Fe（CO）5和Fe2 （CO）9的物质的量之比为2：1．

分析 铝钴膜废料中含有LiCo02和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo02；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，通过操作分别分离出Li2SO4、CoSO4，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）根据工艺流程的最终产物可判断回收到的产物，应为Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3；
（2）从金属锂的化学性质分析，锂为活泼金属；
（3）根据所加入的反应物以及生成物结合质量守恒定律和电荷守恒定律来书写离子方程式；
（4）根据所加入的反应物以及生成物结合质量守恒定律来书写化学方程式；由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成；
（5）根据质量守恒定律来书写化学方程式，Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤；
（6）依据含铁的化合物的颜色判断产物；依据铁原子和碳原子个数守恒计算解答Fe（CO）5和Fe2（CO）9的物质的量之比．

解答 解：铝钴膜废料中含有LiCo02和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo02；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，通过操作分别分离出Li2SO4、CoSO4，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）工艺流程的最终产物为：Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3，
故答案为：Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3；
（2）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，应隔绝空气和水分，
故答案为：隔绝空气和水分；
（3）铝能与碱反应生成AlO2-，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（4）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，
故答案为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；有氯气生成，污染较大；
（5））碳酸锂难溶，生成Li2CO3的化学反应属于复分解反应，方程式为Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓，Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤，
故答案为：Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓；趁热；
（6）铁的化合物中只有Fe2O3为红棕色，所以该固体为Fe2O3，5.4g H2O为苯燃烧生成，则
C6H6～6CO2～3H2O
6            3
n（CO2）  $\frac{5.4g}{18g/mol}$
得 n（CO2）=0.6mol
设Fe（CO）5的物质的量为xmol，Fe2（CO）9的物质的量为ymol，
则依据铁原子个数守恒可知，x+2y=$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol；
依据碳原子个数守恒可知：5x+9y=$\frac{30.58g}{44g/mol}$-0.6mol=0.095mol；
解得：x=0.01mol y=0.005mol x：y=2：1；
故答案为：Fe2O3；2：1．

点评 本题为生产流程题，涉及金属的回收、环境保护、氧化还原反应、物质的分离提纯和除杂等问题，考查了实验的设计，方程式的书写，化学平衡表达式的书写，物质的量的计算题目较为综合，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息．本题难度中等．

练习册系列答案
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13．实验室通常用浓硫酸和乙醇反应来制取乙烯，常因温度过高而生成少量的二氧化硫．有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫，试回答下列问题．
（1）图中①、②、③、④装置可盛放的试剂分别是：
①A，②B，③A，④D（将下列有关试剂的序号填入）．
A．品红溶液  B．NaOH溶液
C．浓硫酸  D．酸性KMnO4溶液
（2）能说明二氧化硫气体存在的现象是装置①中品红溶液退色．
（3）使用装置②和③的目的是除去SO2气体，以免干扰乙烯的性质实验；检验SO2是否被除尽；
（4）说明含有乙烯的现象是装置③中的品红溶液不退色，装置④中的酸性KMnO4溶液退色．
14．用CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-1160kJ•mol-1
下列说法不正确的是（　　）
A．由反应 ①可推知：CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O （l）△H＞-574 kJ•mol-1
B．反应 ①②转移的电子数相同
C．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4kJ
D．若用标准状况下4.48LCH4还原 NO2至 N2，整个过程中转移的电子总数为1.60 mol
11．下列有关物质制备说法不正确的是（　　）
A．电解饱和食盐水制得金属NaB．电解熔融MgCl2制得金属Mg
C．高温下CO还原赤铁矿可用于炼铁D．高温下焦炭还原二氧化硅制得粗硅
18．铝、铁及其化合物在国民经济、日常生活中占有非常重要的地位．请回答下列问题：
（1）铝在自然界中以化合态（填“游离”或“化合”）存在；铁的氧化物中常用作红色油漆和涂料的是Fe2O3（填化学式），该氧化物与铝粉在高温下反应的化学方程式为Fe2O3+Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al2O3，；
（2）用离子方程式表示除去铁粉中混有的铝粉2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（3）下列对Fe2+的检验方法不合理的是AB．
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2+
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变成血红色，说明原溶液中含有Fe2+
C．向某溶液中加NaOH溶液得白色沉淀，再逐渐变为红褐色，说明该溶液中含有Fe2+
D．向某溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪去，说明该溶液中含有Fe2+．
8．（1）1mol H2SO4中含NA个硫原子，4mol O．
（2）19g某二价金属的氯化物ACl2中含有0.4mol Cl-离子，ACl2的摩尔质量是95 g•mol-1，相对分子质量是95，A的相对原子质量是24．
（3）用20g烧碱配制成500mL溶液，该溶液浓度为1mol/L；从中取出1mL，其物质的量浓度为1mol/L；含溶质0.04g．
15．下列指定物质的所占有体积约为最大的是（　　）
A．标准状况下56g铁原子B．20℃、101kPa时36.5gHCl
C．标准状况下6.02×1023个NH3D．标准状况下1molC2H5OH
12．（1）反应KMnO4+HCl-KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O未配平，请写出配平好的该反应方程式并表示电子转移的方向和数目，在该反应中氧化剂是KMnO4，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：5，产生标准状况下33.6LCl2时，转移电子的物质的量为3mol．
（2）将NaOH溶液滴加到FeSO4溶液中产生的现象是产生白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，本实验应将胶头滴管伸入到液面以下，这样做的目的是防止Fe（OH）2被氧化，为了达到此目的还可以采取的措施有液封或将蒸馏水煮沸除氧或通保护气（任写一种）．
13．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径．比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是污染少．
Ⅰ．氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高．
（1）若电解质溶液为KOH，负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
Ⅱ．美国已计划将甲醇燃料电池用于军事．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气．
（1）这种电池放电时发生的化学反应方程式是2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O．
（2）此电池的负极发生的电极反应式是CH4O+H2O-6e-=CO2+6H+．
（3）电解液中的H+向正极移动，向外电路释放电子的电极是负极（填电极名称）．

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