2CoC2O4+O2【解析】 【分析】
加热2CoO+ 4CO2 (7). 0.02
(1)从反应物呈粉末状接触面积极大对反应的影响来回答;
(2)流程图知含铝废液呈碱性,因此是偏铝酸根溶液中通过量二氧化碳,写得到Al(OH)3的离子方程式; (3)滤液A的成分,从电池所含的物质与HCl反应来回答,当然要排除已转移到碱液中的铝元素; LiCoO2和盐酸反应的化学方程式,结合信息判断是氧化还原反应,按氧化还原反应规律书写; (4)滤渣的主要成分为废电池总既不溶于酸又不溶于碱的成分;
(5) 补充完整表中问题,要从所提供的信息、数据,结合元素质量守恒定律计算得出;
(6)离子浓度计算,先要用浓度是和KSP的关系判断是否有碳酸锂沉淀,如有沉淀,结合数据计算,如没有沉淀,则就是混合溶液中离子的浓度;
【详解】废旧钴酸锂镍离子电池主要含有Fe、Al、碳的单质和LiCoO2,初步处理,加碱浸泡,铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,固体残渣为:Fe、C的单质和LiCoO2,加盐酸Fe+2H+=Fe2++H2↑,
2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O,残渣为C,滤液A为Fe3+、Li+、Co3+、Cl-,加入草酸铵,过Fe3+、Li+、Cl-,滤沉淀为CoC2O4?2H2O,滤液B为:加入碳酸钠,发生的离子反应为2Li++CO32-=Li2CO3↓,滤液C为Fe3+、Cl-,加入氧化剂防止铁离子被还原,得氯化铁溶液;
(1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是:增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率; 答案为:增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率;
(2) 偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,因此从含铝废液得到Al(OH)3的离子反应方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-; 答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3) LiCoO2中Li为+1价,Co为+3价,具有氧化性,HCl中-1价的氯具有还原性,向固体残渣中加入盐酸CoCl2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O时,发生氧化还原反应,(+3→+2),(-1→0),反应表示为:或2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl;,滤液A为Fe3+、Li+、Co3+、Cl-,故滤液A中的溶质为HCl、LiCl、FeCl3、CoCl2;
答案为:FeCl3、CoCl2;2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl; (4)上述分析可知,滤渣的主要成分为C; 答案为:C;
(5) 在空气中加热一定质量的CoC2O4·2H2O固体样品时,首先失去结晶水,在120~220℃时,固体失重率为19.76%,生成产物为CoC2O4;
的CoC2O4·2H2O完全失去结晶水生成CoC2O4,由①可知,在120~220℃时,然后继续升高温度加热,则CoC2O4分解生成氧化物,其分解失去质量为183g×59.02%=108g,剩余的质量为183g-108g=75g,设产物的化学式为CoOx,则59+16x=75,解得x=1,则化学式为CoO,则反应方程式为:2CoC2O4+O24CO2;
答案为:2CoC2O4+O2
加热加热2CoO+ 4CO2;
(6) 将浓度为0.02mol?L-1的Li2SO4和浓度为0.02mol?L-1的Na2CO3溶液等体积混合,混合瞬间溶液中c(Li+)
2+2-=0.02mol/L,c(CO32-) =0.01mol/L,计算浓度商QC?c(Li)c(CO3) =4×10-6 成,则此时溶液中Li+浓度为0.02mol/L; 答案为:0.02。 【点睛】(6)容易错,稀溶液等体积混合后,所得溶液中粒子的浓度因体积扩倍而物质的量浓度减半。 10.乙烯的分子式为C2H4,是一种重要的化工原料和清洁能源,研究乙烯的制备和综合利用具有重要意义。 请回答下列问题: (1)乙烯的制备:工业上常利用反应C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g) △H制备乙烯。 已知:Ⅰ.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-1556.8kJ·mol-1; 的 2CoO+ 1O2(g)=H2O(1) △H2=-285.5kJ·mol-1; 27Ⅲ.C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H3=-1559.9kJ·mol-1。 2Ⅱ.H2(g)+ 则△H=___kJ·mol-1。 (2)乙烯可用于制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g)。向某恒容密闭容器中充入a mol C2H4(g)和 a mol H2O(g),测得C2H4(g)的平衡转化率与温度的关系如图所示: ①该反应为____热反应(填“吸”或“放”),理由为____。 ②A点时容器中气体的总物质的量为____。已知分压=总压×气体物质的量分数,用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(KP),测得300℃时,反应达到平衡时该容器内的压强为b MPa,则A点对应 温度下的KP=____MPa-1(用含b的分数表示)。 ③已知:C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正=k正c(C2H4)·c(H2O),v逆=k 逆 c(C2H5OH),其中,k正、k逆为速率常数,只与温度有关。则在温度从250℃升高到340℃的过程中,下 列推断合理的是___(填选项字母)。 A.k正增大,k逆减小 B.k正减小,k逆增大 C.k正增大的倍数大于k逆 D.k正增大的倍数小于k逆 ④若保持其他条件不变,将容器改为恒压密闭容器,则300℃时,C2H4(g)的平衡转化率__10%(填“>”“<”或“=”)。 (3)乙烯可以被氧化为乙醛(CH3CHO),电解乙醛的酸性水溶液可以制备出乙醇和乙酸,则生成乙酸的电极为_____极(填“阴”或“阳”),对应的电极反应式为___。 (1). +282.4 (2). 放 (3). 温度越高,【答案】乙烯的平衡转化率越低 (4). 1.9amol (5). (6). D (7). > (8). 阳 (9). CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+ 【解析】 【详解】(1)由盖斯定律Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ可知,△H=(-1559.9kJ.mol-1)-(-285.5kJ.mol-1)-(-1556.8kJ.mol-1)=+282.4kJ·mol-1。 (2)①由图可知,温度越高,乙烯的平衡转化率越低,说明正反应是放热反应。故答案为放,温度越高,乙烯的平衡转化率越低。 ②由图可知,A点时乙烯的平衡转化率为10%,则平衡时C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的物质的量分别为0.9a mol、0.9a mol、0.la mol,总的物质的量为1.9amol。平衡时A点对应容器的总压强为b MPa,故C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的分压分别为 19 81b0.9b0.9b0.1bMPa、MPa、MPa,则1.91.91.90.1bMPa19191.9KP==MPa-1。故答案为1.9amol,】。 0.9b0.9b81bMPa?MPa81b1.91.9③平衡时,正、逆反应速率相等,即K=c?C2H5OH?k=正。升高温度,正、逆反应速率都增大, c?C2H4??c?H2O?k逆即k正和k逆均增大,但由于正反应是放热反应,K减小,故k正增大的倍数小于k逆。故选D。 ④正反应为气体物质的量减小的反应,平衡时,与恒容容器相比,恒压密闭容器压强更大,反应正向进行程度更大,C2H4(g)的平衡转化率更高。故答案为>。 (3)乙醛在阳极发生氧化反应生成乙酸,电极反应式为CH3CHO-2e-+H2O===CH3COOH+2H+。故答案为阳,CH3CHO-2e-+H2O===CH3COOH+2H+。 [化学—选修3:物质结构与性质] 11.钴、铜及其化合物在工业上有重要用途,回答下列问题: (1) 请补充完基态Co的简化电子排布式:[Ar]______, Co2有________个未成对电子。 (2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂, 配位体NO2的中心原子的杂化形式为______, 空间构型为______。大π键可用符号IIm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和 (如苯分子中的大π键可表示为II6,则NO2中大π键应表示为________。 (3)配合物[Cu(En)2]SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ), 是铜的一种重要化合物。其中 En 是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。 ①该配合物[Cu(En)2]SO4中N、 O、 Cu的第一电离能由小到大的顺序是__________。 ②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺, 且相对分子质量相近, 但乙二胺比三甲胺的沸点高得多, 原因是___________ (4) 金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示, 其配位数为________,铜原子的半径为a nm, 阿伏加德罗常数的值为NA, Cu的密度为________ g/cm3(列出计算式即可)。 6n+ ?? 4 (1). 3d74s2 (2). 3 (3). sp2 (4). V形 (5). Π3 (6). Cu 64NA 之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键 (8). 12 (9). (22a?10?7)34?【解析】 【分析】 (1)Co的原子序数为27,则按电子排布规律可书写其简化电子排布式,Co2有25个电子,按电子排布规律可确定有几个未成对电子; (2)通过计算配位体NO2的价电子对数,可确定中心原子的杂化形式及离子的空间构型,大π键可用符号IIm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和,则计算出m和n,就可表示; (3)①按第一电离能的规律,对N、 O、 Cu的第一电离能展开由小到大排序; ②乙二胺比三甲胺的沸点高得多的原因从影响沸点的因素入手分析; n+ ?
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