LiFePO4電極材料是動(dòng)力型鋰離子電池的理想正極材料。
(1)以LiOH、FeSO4、H3PO4和葡萄糖為原料,利用如圖所示裝置(固定裝置已略去)制取LiFePO4/C電極的過(guò)程如下:
步驟1:準(zhǔn)確稱(chēng)量18.00 g LiOH、38.00 g FeSO4和75 mL H3PO4溶液(含溶質(zhì)24.50 g)。
步驟2:將LiOH置于三頸燒瓶中,加入煮沸過(guò)的蒸餾水,攪拌使其溶解。從分液漏斗中滴加H3PO4溶液,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷通入氮?dú)?,直至H3PO4滴加完畢。
步驟3:將FeSO4固體溶于蒸餾水中,迅速倒入三頸燒瓶中,快速攪拌,充分反應(yīng)后,過(guò)濾并洗滌沉淀得LiFePO4固體。
步驟4:將LiFePO4與一定量葡萄糖混合,惰性氣氛下加熱,得到LiFePO4/C。
①步驟2向三頸燒瓶中通入N2的目的是 排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化,該步驟中為達(dá)到相同目的采取的措施還有 加入煮沸過(guò)的蒸餾水加入煮沸過(guò)的蒸餾水。
②步驟3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4。
(2)已知:Li2CO3微溶于水;LiFePO4、FePO4難溶于水和堿,可溶于鹽酸生成LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;pH>3.2時(shí),F(xiàn)e3+沉淀完全。完善由某廢舊電極材料(含鋁、炭、LiFePO4和FePO4)制取Li2CO3的實(shí)驗(yàn)方案:邊攪拌邊向廢舊電極材料中加入NaOH溶液至不再產(chǎn)生氣泡,過(guò)濾,向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成,過(guò)濾、洗滌,低溫干燥得Li2CO3固體。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:雙氧水、鹽酸、NaOH溶液、Na2CO3溶液)
(3)磷精鐵渣(FexP)可作為制取LiFePO4的原料。一種測(cè)定FexP組成的實(shí)驗(yàn)方法如下:準(zhǔn)確稱(chēng)取1.840 g磷精鐵渣于燒杯中,加入過(guò)量硝酸和硫酸的混合溶液,加熱,使磷鐵渣充分溶解。過(guò)濾,將濾液配成100 mL溶液A。取20.00 mL溶液A,加入100 mL 0.06000 mol?L?1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,加入氨水調(diào)節(jié)pH約為2,加熱使之充分反應(yīng)。冷卻,加入指示劑,用0.05000 mol?L?1 Bi3+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的EDTA,消耗Bi3+標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00 mL。通過(guò)計(jì)算確定FexP的化學(xué)式(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程) Fe1.5PFe1.5P。已知:EDTA與Fe3+和Bi3+反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比均為1:1。
【答案】排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化;加入煮沸過(guò)的蒸餾水;Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4;向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成;Fe1.5P
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:13引用:2難度:0.4
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1.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過(guò)如下簡(jiǎn)化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3形式存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應(yīng),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第II步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液
(3)第III步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,消耗FeCO3的離子方程式為
(4)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,F(xiàn)eS2中S元素的化合價(jià)為
(5)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗掉的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程,第III步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:2引用:1難度:0.5 -
2.四溴化鈦(TiBr4)可用作橡膠工業(yè)中烯烴聚合反應(yīng)的催化劑,常溫下為橙黃色固體,熔點(diǎn):38.3℃,沸點(diǎn)233.5℃,具有潮解性且易發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2+C+2Br2
TiBr4+CO2來(lái)制備TiBr4,裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ?。?br />高溫發(fā)布:2024/12/22 11:0:4組卷:47引用:4難度:0.5 -
3.亞硝酰氯(NOCl,熔點(diǎn):-64.5℃沸點(diǎn):-55℃)為紅褐色液體或黃色氣體,具有刺鼻惡臭味,遇水劇烈水解生成氮的兩種氧化物與氯化氫,易溶于濃硫酸。是有機(jī)物合成中的重要試劑,常可用于合成清潔劑、觸媒劑及中間體等。實(shí)驗(yàn)室可由氯氣與一氧化氮在常溫常壓下合成。其制備裝置如圖一所示(其中Ⅲ、Ⅳ中均為濃硫酸):
(1)用圖甲中裝置制備純凈干燥的原料氣,補(bǔ)充下表中所缺少的藥品。裝置Ⅰ 裝置Ⅱ 燒瓶中 分液漏斗中 制備純凈Cl2 MnO2 濃鹽酸 ① 制備純凈NO Cu 稀硝酸 ②
①裝置連接順序?yàn)閍→
②裝置Ⅳ、V除可進(jìn)一步干燥NO、Cl2外,還可以通過(guò)觀察氣泡的多少調(diào)節(jié)兩種氣體的流速。
③有人認(rèn)為可以將裝置Ⅳ中濃硫酸合并到裝置V中,撤除裝置Ⅳ,直接將NO、Cl2通入裝置Ⅴ中,你同意此觀點(diǎn)嗎?
④實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)候,先通入氯氣,再通入NO,原因?yàn)?
(3)有人認(rèn)為多余的氯氣可以通過(guò)如圖二裝置暫時(shí)儲(chǔ)存后再利用,請(qǐng)選擇可以用作氯氣的儲(chǔ)存裝置
(4)裝置Ⅶ吸收尾氣時(shí),NO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(5)有人認(rèn)為裝置Ⅶ中氫氧化鈉溶液只能吸收氯氣和NOCl,不能吸收NO,經(jīng)過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)用高錳酸鉀溶液可以吸收NO氣體,因此在裝置Ⅶ氫氧化鈉溶液中加入高錳酸鉀,反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:
(6)制得的NOCl中可能含有少量N2O4雜質(zhì),為測(cè)定產(chǎn)品純度進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):稱(chēng)取1.6375g樣品溶于50.00mLNaOH溶液中,加入幾滴K2CrO4溶液作指示劑,用足量硝酸酸化的0.40mol/LAgNO3溶液滴定至產(chǎn)生磚紅色沉淀,消耗AgNO3溶液50.00mL.則該樣品的純度為發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:17引用:1難度:0.5
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