锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景...

锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。

② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，

在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g

③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38

（1）操作1为：　　　　　　　　　　　　　 。

（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种)　　　　　　　　　　　　　 。

（4）完成操作3中的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）该锂电池充电时的阳极反应式：　　　　　　　　　　　　 。

（6）操作4中应选择试剂：　　　　　　　　　　　　　 。

（7）沉淀C的成分：　　　　　　　　 。

高二化学实验题简单题查看答案及解析

钴酸锂电池应用广泛，电池正极材料主要含有LiCoO2、导电剂乙炔黑、铝箔及少量Fe，可通过下列实验方法回收钴、锂。

几种金属离子沉淀完全(离子浓度为10-5mo/L) 的pH如下表:

回答下列问题:

(1)滤液I的主要成分是_________。

(2)已知: 氧化性Co3+>H2O2>Fe3+，“酸浸”过程中H2O2所起主要作用是________不能用盐酸代替硫酸，原因是:__________。“调节pH”除去的离子主要有Al3+和_____。

(3)酸浸时浸出率随温度变化如图所示，温度升高至50℃以上时浸出率下降的原因是_________。

(4)“萃取”和“反萃取“可简单表示为: Co2++2( HA)2Co(HA2)2+2H+，则反萃取过程加入的试剂X是____________。

(5)向CoSO4溶液中加入NH4HCO3溶液，发生反应的离子方程式为_________。

高二化学综合题中等难度题查看答案及解析

三位化学家因研究锂电池做出开创性贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点；成为目前广泛使用的锂电池。

（1）铁元素在元素周期表中的位置__；LiFePO4中Fe2+基态电子排布式是__。

（2）P的电负性___O的电负性（填写“大于”“小于”或“等于”）；PO43-的空间构型是__，中心原子的杂化方式是___。

（3）Li+与H-具有相同的电子构型，r(Li+)小于r(H-)，原因是__。

（4）FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为__，其中Fe的配位数为__。

（5）有一种蓝色晶体[可表示为：KFex(CN)6，相对分子质量为Mr]，经研究发现，其晶胞的如图所示（K+未画出）。

①晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-有__个。

②该晶体的化学式为__。

③若晶胞中每个Fe3+和Fe2+距离用anm表示，则晶体的密度表达式是__g/cm3。

高二化学综合题中等难度题查看答案及解析

钻酸锂电池成用广泛，电池正极材料主要含有LiCoO2、导电剂乙炔黑。铝箔及少量Fe,可通过下列实验方法回收钴、锂。

几种金属离子沉淀完全(离子浓度为10-5mol/L)的pH如下表:

回答下列问题:

（1）LiCoO2中，Co 元素的化合价为_______，滤液I的主要成分是______。

（2）已知: 氧化性Co3+>H2O2>Fe3+，“酸浸”过程中H2O2所起主要作用是______。“调节pH”除去的离子主要有Al3+和____。

（3）酸浸时浸出率随温度变化如图所示，温度升高至50℃以上时浸出率下降的原因是________。

（4）“萃取”和“反萃取“可简单表示为: Co2++2(HA)2 Co(HA2)2+2H+则反萃取过程加入的试剂X是_______。

（5）向CoSO4溶液中加入NH4HCO3溶液，发生反应的离子方程式为__________。

高二化学综合题中等难度题查看答案及解析

磷酸铁（FePO4）为难溶于水的米白色固体，可用于制备药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质）制备磷酸铁和锂离子电池正极材料(LiFePO4)的部分工业流程如图所示：

（1）富钛渣中的主要成分为TiO2和　　　　 (填化学式)。煅烧得到LiFePO4的化学方程式为　　　 。

（2）在共沉淀步骤中加入H2O2的目的是让滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化。

①反应的离子方程式为　　　　　　　　　　 。

②下列实验条件控制正确的是　　 (填序号)。

A．加入适当过量的H2O2溶液　　　　　　　　 B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌

C．加热，使反应在较高温度下进行　　　　　 D．用氨水调节pH=7

（3）已知Ca2+、Mg2+和Fe3+离子形成磷酸盐的Ksp分别为2.0×10-29、1.0×10-24和9.9×10-16，若溶液中三种金属阳离子的浓度均为0.1 mol·L-1，则加入H3PO4时首先生成沉淀的化学式为　　 。

（4）制备LiFePO4的过程中，理论上所需　 17%双氧水与H2C2O4·2H2O的质量比为　　 。

（5）钛铁矿中钛含量的测定步骤为：

①还原。将含钛试样溶解于强酸溶液中，再加入铝片将TiO2+还原为Ti3+，并将Fe3+还原。反应装置如图所示，使用封闭漏斗的目的是　　 。

②滴定。取下封闭漏斗，向锥形瓶中加入2~3滴KSCN溶液，立即用FeCl3 标准溶液滴定至终点，记录读数。

③计算。下列操作会导致测定结果偏低的是　　 。

a．还原操作结束后铝片有剩余

b．还原操作结束后，反应液仍呈黄色

c．缓慢滴定，且剧烈振荡锥形瓶，但无溶液溅出

高二化学填空题困难题查看答案及解析

某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

(1)25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。

阴极的电极反应式为:LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O、　　　　　　　　　　 。

阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　 　　　　 。

②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H2SO4)>0.4mol/L时，钴的浸出率下降，其原因可能为　　 　　　　　　 　 。

(2)电解完成后得到含Co2+的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式:　　　　　　　 。该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是　　　　　　　　　　　　　 　 。

②已知(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是　　　　　　　　　 (填字母序号)。

A.c(NH4+)>c(C2O42－)>c(H+)>c(OH-)

B.c(H+)+c(NH4+)=c(C2O42－)+c(OH-)+c(HC2O42－)

C.c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2[c(C2O42－)+c(HC2O42－)+c(H2C2O4)]

(3)已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO2 的质量分数为a%，则回收后得到CoC2O4·2H2O 的质量不高于　　　　　　　 　　 g。

高二化学填空题困难题查看答案及解析

燃料电池在工业生产中有重要用途，肼燃料电池产物对环境无污染，能量高，有广泛的应用前景，其工作原理如图所示。回答下列问题

（1）该燃料电池中，负极通入的气体是_________，正极通入的气体是_________．

（2）电池工作时，OH-向_____极移动，负极的电极反应式为_________．

（3）肼在工业上常以氨和次氯酸钠为原料制得，其反应的化学方程式为2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O，该反应中每生成1molN2H4时，转移电子的物质的量为______。

高二化学填空题困难题查看答案及解析

废电池造成污染的问题日益受到关注。集中处理废电池的首要目的是（　　 ）

A．回收石墨电极

B．利用电池外壳的金属材料

C．防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D．防止电池中汞．镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

高二化学选择题简单题查看答案及解析

高二化学选择题中等难度题查看答案及解析

甲醇是一种重要的化工原料，在化工领域有广泛应用。

（1）甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境天污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。其工作原理如如图所示：

①该电池正极的电极反应为___，放电过程中负极区域溶液的pH值___(填“变大”或“变小”或“不变”）。

②该电池总反应的化学方程式为___。

（2）二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高校、光谱、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①如图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为____。

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为___mol。

（3）英国《自然》杂志近期报道了一种新型铝离子电池，以金属铝和石墨为电极，用A1Cl4-和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。

①电池放电时负极的电极反应式为___。

②充电时有机阳离子向___电极移动（填“铝”或“石墨”）。

③电池充电时，电路中每转移0.15mol电子，理论上生成___g铝。

高二化学综合题中等难度题查看答案及解析