磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚
题型:不详难度:来源:
磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下:
已知:2LiAl(SiO3)2 + H2SO4(浓) Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓
温度/℃
| 20
| 40
| 60
| 80
| 溶解度(Li2CO3)/g
| 1.33
| 1.17
| 1.01
| 0.85
| 溶解度(Li2SO4)/g
| 34.2
| 32.8
| 31.9
| 30.7
| (1)从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式 。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是: (填化学式)。 (3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是 。 (4)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式 。 (5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+。试写出该电池放电时的正极反应: 。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有4480mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为 。 |
答案
(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ (2分) (2)Mg(OH)2、CaCO3(共4分,对一个得2分,答错不得分,但不倒扣分) (3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(2分) (4)2FePO4+ Li2CO3+2C 2LiFePO4+3CO↑(2分) (5)FePO4+Li++e-=LiFePO4(2分);1.4g(2分) |
解析
试题分析:(1)由已知化学方程式可知,滤渣Ⅰ的主要成分是Al2O3·4SiO2·H2O,要通过灼烧沉淀生成氧化铝,故沉淀为氢氧化铝,则必须加入过量的弱碱,如氨水;(2)锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐),故用氢氧化钠先中和过量的浓硫酸,再调高pH值,使镁离子变成氢氧化镁沉淀析出,钙离子则通过加入碳酸钠,生成碳酸钙沉淀析出,故滤渣Ⅱ的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3;(3)由表中数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,故通过热水洗涤可减少碳酸锂的损失;(4)因加入过量碳粉,故碳粉必定不能完全反应,因此生成一氧化碳,而非二氧化碳,根据得失电子守恒进行配平;(5)电池放电时,正极发生还原反应,电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4;当电解饱和食盐水时,阳极为氯离子在放电,产生氯气,阴极为氢离子在放电,产生氢气,当两极共有4480mL气体产生,即0.1mol氯气和0.1mol氢气,转移0.2mol电子,相当于消耗0.2mol的锂,质量为1.4g。 点评:化工生产跟人类的生活息息相关,它是化学在现实生活中的最有用的应用,近年来化工生产在高考中的分量逐渐增大,考生在备考过程中应注意联系实际,学以致用。难度较大。 |
举一反三
海水资源丰富,海水淡化问题已成为科学家的主要研究方向,若实行海水淡化来供应饮用水,下列方法不正确的是 ( ) A.利用太阳能,将海水蒸馏淡化 | B.加入明矾,使海水的盐份沉淀并淡化 | C.通直流电,采用电渗透法使海水淡化 | D.通过离子交换膜,除去所含的盐分使海水淡化 |
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从海水提取镁和溴的流程如下,请回答相关问题。 (1)从海水中提取镁的流程如下图所示(框图中是主要产物):
i.海水进入沉淀池前,对海水进行处理有以下两种方案: 方案一:将晒盐后的卤水通入沉淀池; 方案二:将加热蒸发浓缩后的海水通入沉淀池。 你认为方案________更合理,理由是_________________________________________。 ii.反应①的离子方程是________________________________________________。 反应②的化学方程式是_______________________________________________。 (2)从海水中提取溴的流程如下图所示(框图中是主要产物):
i.过程①中,加入的试剂是___________。 ii.过程②中,向混合液中吹入热空气,将溴吹出,用纯碱吸收,吹入热空气的目的是______________________________________________________________________。 iii.过程③中反应的化学方程式是____________________________________________。 iv.若最终得到的溴单质中仍然混有少量的Cl2,则除去该杂质的方法是__________________________________________________(结合离子方程式回答)。 |
下表中金属的冶炼原理与方法不匹配的是 ( )
| 冶炼原理
| 方法
| A
| 2HgO2Hg + O2 ↑
| 热分解法
| B
|
| 电解法
| C
| Cu2S+ O22Cu + SO2
| 热分解法
| D
| Fe2O3 + 2Al2 Fe + Al2O3
| 热还原法
|
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下面列举的能源中属于二次能源的是A.电能、蒸汽 | B.电能、水能 | C.蒸汽、风能 | D.煤、石油 |
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