(13分)某种电池的正极材料,可通过下列方法制得:
①称取一定量的固体铁氧体磁性材料溶于过量盐酸,接着先后加入双氧水和氢氧化钠溶液,静置24 h,过滤
②将沉淀加入反应瓶中,加入过量的氢氟酸溶液,80'c恒温加热24 ha
③蒸发多余氢氟酸和水,得淡红色FeF3凝胶
④在干燥箱中,以1000C预处理6 h,最后掺入铁氧体磁性材料混合研磨制得正极材料
(1)加入双氧水的作用是___(用离子方程式表示)
(2)步骤②的反应瓶材质可能是___(填序号)
A.玻璃 B.陶瓷 C.聚四氟乙烯
(3)加氢氟酸反生反应的化学方程式为____
(4)从安全的角度考虑,在实验室里制三氟化铁时应在____中进行
(5)三氟化铁与Li在固体电解质铁氧体中发生置换反应,产生的电流可供电脑使用,该电池反
应的化学方程式为____
(6)取上述铁氧体样品溶于足量盐酸,在通入标准状况下672 mL C12, Fe2+恰好被完全氧化成
Fe3十,然后把溶液蒸干,灼烧至恒重得9.6 g固体,则该铁氧体的化学式为____。
(15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液(填化学式),阳极电极反应式为__________ ,电解过程中Li+向_____电极迁移(填“A”或“B”)。
(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________,铁渣中铁元素的化合价为___________,在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2的体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为__________。
海水是巨大的化学资源宝库。
Ⅰ.从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。
(1)HClO的电子式是 。
(2)已知:X2 (g)+H2(g)2HX(g) (X2表示Cl2、Br2和I2)。
下图表示平衡常数K与温度t的关系。
①ΔH 表示X2与H2反应的焓变,则ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
②曲线a表示的是 (填“Cl2”、“Br2”或“I2”)与H2反应时K与t的关系。
Ⅱ.海水淡化具有广泛的应用前景,淡化前需对海水进行预处理。`
(1)通常用明矾[K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]作混凝剂,降低浊度。明矾水解的离子方程式是 。
(2)用下图所示NaClO的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。
①装置中由NaCl转化为NaClO的化学方程式是 , 。
②海水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等杂质离子,处理过程中装置的阴极易产生水垢,其主要成分是Mg(OH)2和CaCO3。生成CaCO3的离子方程式是 。
③若每隔5-10 min倒换一次电极电性,可有效地解决阴极的结垢问题。试用电极反应式并结合必要的文字进行解释 。
工业上硫酸锰铵[(NH4)2Mn(SO4)2]可用于木材防火涂料等。其制备工艺如下:
已知步骤Ⅰ反应:H2C2O4(aq) +H2SO4(aq) +MnO2(s) MnSO4(aq)+2CO2(g)+2H2O(1) △H
(1)在步骤I的反应中,氧化剂是。
(2)步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO4溶液中加入少量热水,其目的是____;步骤III所得(NH4)2Mn(SO4)2:晶体需用酒精溶液洗涤,洗去的主要杂质离子有____。
(3)下列操作有利于提高产品产率的是____(填序号)。
A.慢慢分次加入二氧化锰 | B.趁热过滤 |
C.冰水浴充分冷却 | D.用水代替酒精溶液洗涤 |
(4)一定条件下,在步骤I的水溶液中l mol MnO2完全反应相相对能量变化如图。则△H=____;催化剂是否参加化学反应?(填“是”或“否”或“不确定”)。
(5)碱性干电池中含大量MnO2可以回收利用,该电池工作时的正极反应式为____;若从干电池中回收87 kg MnO2,理论上可以获得(NH4)2Mn( S04)2_kg。
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)+I2(g)WI2(g)。该反应在石英真空管中进行,如下图所示:
①该反应的平衡常数表达式K=_______,若K=1/2,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量W(s),反应达到平衡时I2(g)的转化率为__________。
②该反应的△H____0(填“>”或“<”),上述反应体系中可循环使用的物质____。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________(填序号)。
a.I2与WI2的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
(2)利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH,实验室中,以一定浓度的乙醛和Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________。
③在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3000 mg·L-1的废水,可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。
(1)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l)△H=-b kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-c kJ·mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:_____________________________。
(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生的反应为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ/mol(a>0), 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________。(选填编号)
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且
保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=_______。(保留两位有效数字)。若改变条件(填选项),可使K=1。
A.增大压强
B.增大反应物浓度
C.降低温度
D.升高温度
E.加入催化剂
(3)某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极),则该电解的总反应离子方程式为:。假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗甲醇的质量为______________(忽略溶液体积变化)。