锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下:
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Mg(OH)2 |
开始沉淀pH |
2.7 |
3.7 |
9.6 |
完全沉淀pH |
3.7 |
4.7 |
11 |
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
50 |
75 |
100 |
Li2CO3的溶解度/g |
1.539 |
1.406 |
1.329 |
1.181 |
0.866 |
0.728 |
请回答下列问题:
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式:______________________________________。
(4)反应Ⅳ生成Li2CO3沉淀,写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称___________,洗涤所得Li2CO3沉淀要使用______________ (选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是________________。
(5)电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是:__________________________。
某研究小组以CaCl2和H2为原料,试图制备 +1价Ca的化合物,结果发现产物中只有两种化合物(甲和乙)。元素组成分析表明化合物甲中钙、氯元素的质量分数分别为52.36%、46.33%;化合物乙的水溶液显酸性。请回答下列问题:
(1)生成甲的化学反应方程式为
(2)甲与水反应可得H2,其化学方程式是 。
(3)在加热条件下,乙的水溶液(浓)与MnO2反应的离子方程式是 ;乙的水溶液与Fe反应所得的溶液不稳定,保存该溶液的措施是 。
(4)请写出一个你认为可能得到CaCl的化学方程式(以CaCl2为原料) 。
向炭粉、Cu和Fe2O3组成的混合粉末中加入一定量的稀硫酸,充分反应后过滤,得到溶液A,将沉淀物洗涤、干燥,得到固体B。
(1)碳的原子结构示意图为 ,氧元素在周期中的位置是
(2)加入稀硫酸后,发生反应的离子方程式 ,溶液A中一定存在的金属阳离子是 。
(3)关于固体B的成分,下列选项中可能的有 。
A.炭粉
B.炭粉和Cu
C.炭粉和Fe2O3
D.Cu和Fe2O3
E.炭粉、Cu和Fe2O3
A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索,A2-和B+具有相同的电子构型;C、 D为同周期元索,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物E, E的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)化合物D2A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为 。
(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数,a=0.566nm,F 的化学式为 :晶胞中A 原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(g.cm-3) 。
锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。
按要求书写下列反应的离子方程式:
(1)往澄清石灰水中通入少量二氧化碳,请写出此反应的离子方程式: 。
(2)锌粒投入稀H2SO4中,溶液里氢离子的量减少,锌离子的量增加, 离子的量没有变化,反应的离子方程式是 。
(3)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性,请写出发生反应的离子方程式: 。
(4)将过量的二氧化碳气体通入烧碱溶液中,然后将反应后的溶液分成二等份,分别加入与所得溶液溶质,等物质的量的硝酸、氢氧化钙溶液。请分别写出发生反应的离子方程式:
① 。
② 。