知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

2．
锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用\(\rm{.}\)某锂离子电池正极材料有钴酸锂\(\rm{(LiCoO_{2})}\)、导电剂乙炔黑和铝箔等\(\rm{.}\)充电时，该锂离子电池阴极发生的反应为\(\rm{6C+xLi^{+}+xe^{-}═Li_{x}C_{6}.}\)现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源\(\rm{(}\)部分条件未给出\(\rm{)}\)．

回答下列问题：
\(\rm{(1)LiCoO_{2}}\)中，\(\rm{Co}\)元素的化合价为 ______ ．
\(\rm{(2)}\)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 ______ ．
\(\rm{(3)}\)“酸浸”一般在\(\rm{80℃}\)下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ______ ；可用盐酸代替\(\rm{H_{2}SO_{4}}\)和\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的混合液，但缺点是 ______ ．
\(\rm{(4)}\)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 ______ ．
\(\rm{(5)}\)充放电过程中，发生\(\rm{LiCoO_{2}}\)与\(\rm{Li_{1-x}CoO_{2}}\)之间的转化，写出放电时电池反应方程式 ______ ．
\(\rm{(6)}\)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是 ______ \(\rm{.}\)在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 ______ \(\rm{(}\)填化学式\(\rm{)}\)．

难度：难

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3．
云南是我国的矿产资源大省，被誉为“有色金属王国”。利用某冶炼废渣\(\rm{(}\)主要成分为二氧化硅和锡、铜、铅、铁的氧化物\(\rm{)}\)回收锡、铜、铅的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
\(\rm{(1)}\)电炉冶炼时，焦炭的作用是 ______ \(\rm{(}\)填“氧化剂”或“还原剂”\(\rm{)}\)，将焦炭粉碎的目的是 ______ 。熔剂的主要成分是氟石\(\rm{(CaF_{2})}\)，高温下能与\(\rm{SiO_{2}}\)反应生成两种钙盐，其中之一为 \(\rm{CaSiF_{6}}\)，该反应的化学方程式为 ______ 。
\(\rm{(2)}\)脱铁后的溶液中含有少量的\(\rm{Sn^{2+}}\)，为减少锡的损失，可用锡、铜、铅、铁多元合金回收处理，反应的离子方程式为 ______ 。
\(\rm{(3)}\)已知\(\rm{SnO_{2}}\)不溶于稀硫酸。脱铁后氧化焙烧的目的是 ______ 。
\(\rm{(4)}\)电解\(\rm{CuSO_{4}}\)溶液时，阳极的电极反应式为 ______ 。
\(\rm{(5)}\)已知\(\rm{H_{2}CO_{3}}\)的一、二级电离常数分别为\(\rm{K_{1}}\)、\(\rm{K_{2}}\)，\(\rm{PbSO_{4}}\)、\(\rm{PbCO_{3}}\)的溶度积常数分别为\(\rm{K_{sp}(PbSO_{4})}\)、\(\rm{K_{sp}(PbCO_{3})}\)。锡、铅渣中的铅主要以\(\rm{PbSO_{4}}\)存在，脱硫时发生的反应为\(\rm{PbSO_{4}(s)+HCO_{3}ˉ(aq)⇌PbCO_{3}(s)+H^{+}(aq)+SO_{4}^{2+}(aq)}\)，该反应的平衡常数\(\rm{K=}\) ______ \(\rm{(}\)用上述已知常数表示\(\rm{)}\)。脱硫后需过滤、洗涤再进入下一步工序，检验滤渣是否洗涤干净的方法是 ______ 。
\(\rm{(6)}\)若该冶炼废渣中锡的质量分数为\(\rm{5\%}\)，\(\rm{30t}\)废渣制得精锡\(\rm{lt}\)，则锡的回收率为 ______ 。

难度：难

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4．

一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水\(\rm{(l)}\)和二氧化碳\(\rm{.}\)该电池负极发生的反应是\(\rm{(}\)　　\(\rm{)}\)

A．\(\rm{CH_{3}OH(g)+O_{2}(g)-2e^{-}═H_{2}O(l)+CO_{2}(g)+2H^{+}(aq)}\)

B．\(\rm{O_{2}(g)+4H^{+}(aq)+4e^{-}═2H_{2}O(l)}\)

C．\(\rm{CH_{3}OH(g)+H_{2}O(l)-6e^{-}═CO_{2}(g)+6H^{+}(aq)}\)

D．\(\rm{O_{2}(g)+2H_{2}O(l)+4e^{-}═4OH^{-}(aq)}\)

难度：中等

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5．

科学家研制出了一种新型的锂\(\rm{—}\)空气电池，其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正确的是：

A．回收水性电解液可制取锂

B．可将有机电解液改为水溶液

C．正极的电极反应式为\(\rm{O_{2}+ 4e^{-} + 2H_{2}O = 4OH^{-}}\)

D．电池总反应方程式为\(\rm{4Li + O_{2}+ 2H_{2}O = 4LiOH}\)

难度：较易

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6．
甲醇作为一种燃料还可用于燃料电池\(\rm{.}\)在温度为\(\rm{650℃}\)的熔融盐燃料电池中用甲醇、空气与\(\rm{CO_{2}}\)的混合气体作反应物，镍作电极，用\(\rm{Li_{2}CO_{3}}\)和\(\rm{Na_{2}CO_{3}}\)混合物作电解质\(\rm{.}\)该电池的负极反应式为 ______ ．

难度：难

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7．
以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝\(\rm{(AlN)}\)；通过电解法可制取铝\(\rm{.}\)电解铝时阳极产生的\(\rm{CO_{2}}\)可通过二氧化碳甲烷化再利用．
请回答：
\(\rm{(1)}\)已知：\(\rm{2Al_{2}O_{3}(s)═4Al(g)+3O_{2}(g)\triangle H_{1}=3351KJ⋅mol^{-1}}\)
\(\rm{2C(s)+O_{2}(g)═2CO(g)\triangle H_{2}=-221KJ⋅mol^{-1}}\)
\(\rm{2Al(g)+N_{2}(g)═2AlN(s)\triangle H_{3}=-318KJ⋅mol^{-1}}\)
碳热还原\(\rm{Al_{2}O_{3}}\)合成\(\rm{AlN}\)的总热化学方程式是 ______ ，该反应自发进行的条件 ______ ．
\(\rm{(2)}\)在常压、\(\rm{Ru/TiO_{2}}\)催化下，\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)混和气体\(\rm{(}\)体积比\(\rm{1}\)：\(\rm{4}\)，总物质的量\(\rm{a}\) \(\rm{mol)}\)进行反应，测得\(\rm{CO_{2}}\)转化率、\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{CO}\)选择性随温度变化情况分别如图\(\rm{1}\)和图\(\rm{2}\)所示\(\rm{(}\)选择性：转化的\(\rm{CO_{2}}\)中生成\(\rm{CH_{4}}\)或\(\rm{CO}\)的百分比\(\rm{)}\)．
反应Ⅰ\(\rm{CO_{2}(g)+4H_{2}(g)⇌CH_{4}(g)+2H_{2}O(g)\triangle H_{4}}\)
反应Ⅱ\(\rm{CO_{2}(g)+H_{2}(g)⇌CO(g)+H_{2}O(g)\triangle H_{5}}\)

\(\rm{①}\)下列说法不正确的是 ______
A.\(\rm{\triangle H_{4}}\)小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.\(\rm{CO_{2}}\)平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变，将\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)的初始体积比改变为\(\rm{1}\)：\(\rm{3}\)，可提高\(\rm{CO_{2}}\)平衡转化率
\(\rm{②350℃}\)时，反应Ⅰ在\(\rm{t_{1}}\)时刻达到平衡，平衡时容器体积为\(\rm{VL}\)该温度下反应Ⅰ的平衡常数为 ______ \(\rm{(}\)用\(\rm{a}\)、\(\rm{V}\)表示\(\rm{)}\)
\(\rm{③350℃}\)下\(\rm{CH_{4}}\)物质的量随时间的变化曲线如图\(\rm{3}\)所示\(\rm{.}\)画出\(\rm{400℃}\)下\(\rm{0～t_{1}}\)时刻\(\rm{CH_{4}}\)物质的量随时间的变化曲线．
\(\rm{(3)}\)据文献报道，\(\rm{CO_{2}}\)可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是 ______ ．

难度：中等

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8．

氯化亚铜\(\rm{(CuCl}\)，白色、易氧化，\(\rm{Ksp=1.2×10^{-6})}\)广泛用作催化剂、脱臭剂、脱色剂等。工业上用初级铜矿粉\(\rm{(}\)主要含\(\rm{Cu_{2}S}\)、\(\rm{CuS}\)、\(\rm{Fe_{2}O_{3}}\)、\(\rm{FeO}\)等\(\rm{)}\)制备活性\(\rm{CuCl}\)的流程如下：

\(\rm{(1)}\)滤渣Ⅰ是\(\rm{Fe(OH)_{3}}\)和单质硫的混合物，反应Ⅰ中\(\rm{Cu_{2}S}\)参与反应的化学方程式为：\(\rm{Cu_{2}S +}\) \(\rm{MnO_{2\;}+ H_{2}SO_{4} → CuSO_{4} + S + MnSO_{4} + H_{2}O(}\)未配平\(\rm{)}\) ，氧化产物为：________

\(\rm{(2)}\)除\(\rm{Mn^{2+}}\)时得\(\rm{MnCO_{3}}\)沉淀，该反应的离子方程式________

\(\rm{(3)}\)已知：\(\rm{Cu(OH)_{2}}\)可溶于氨水形成深蓝色溶液。\(\rm{Cu(OH)}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{+4NH}\)\(\rm{{\,\!}_{3}⇌ }\)\(\rm{[Cu(NH}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)\(\rm{)}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)\(\rm{]}\)\(\rm{{\,\!}^{2+}}\) \(\rm{+2OH}\)\(\rm{{\,\!}^{-}}\)

蒸氨条件及蒸氨效果见下表

序号	温度\(\rm{/℃}\)	时间\(\rm{/min}\)	压强\(\rm{/KPa}\)	残液颜色
\(\rm{a}\)	\(\rm{110}\)	\(\rm{60}\)	\(\rm{101.3}\)	浅蓝色
\(\rm{b}\)	\(\rm{100}\)	\(\rm{40}\)	\(\rm{74.6}\)	几乎很浅
\(\rm{c}\)	\(\rm{0}\)	\(\rm{30}\)	\(\rm{60.0}\)	无色透明

由表中信息可知蒸氨的条件应选____\(\rm{(}\)填序号\(\rm{)}\)。蒸出的氨可以回收利用，在实验室用下图装置来收集当集气瓶收集满氨时观察到的现象是____。

\(\rm{(4)}\)反应Ⅱ的离子方程式______。

\(\rm{(5)}\)实验证明通过下图装置也可获得\(\rm{CuCl}\)，现象为

阴极：产生无色气体

阳极：有白色胶状沉淀生成且逐渐增多

\(\rm{U}\)形管底部：靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀，

\(\rm{①}\)生成\(\rm{CuCl}\)的电极反应式为_________。

\(\rm{②}\)有同学提出说：淡黄色沉淀可能是\(\rm{CuOH}\)，以下是从资料中查阅到的有关\(\rm{CuOH}\)信息，哪些可以支持该同学的说法_____________ 。\(\rm{(}\)填序号\(\rm{)}\)

\(\rm{a.}\) 容易脱水变成红色的\(\rm{Cu_{2}O}\)。

\(\rm{b. CuOH}\)是黄色或淡黄色固体，不溶于水

\(\rm{c.}\) 价格：\(\rm{240}\)元\(\rm{/Kg}\)

\(\rm{d.}\) \(\rm{CuOH}\)的\(\rm{Ksp=2×10^{-15}}\)

\(\rm{e.}\) 易被氧化成\(\rm{Cu(OH)_{2}}\)

难度：中等

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9．

甲同学向做过银镜反应的试管\(\rm{0.1mol/L}\)的\(\rm{Fe(NO_{3})_{3}}\)溶液\(\rm{(pH=2)}\)，发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：

甲同学认为：\(\rm{Fe^{3+}}\)具有氧化性，能够溶解单质\(\rm{Ag}\)

乙同学认为：\(\rm{Fe(NO_{3})_{3}}\)溶液显酸性，该条件下\(\rm{NO_{3}^{—}}\)也能氧化单质\(\rm{Ag}\)。

丙同学认为：\(\rm{Fe^{3+}}\)和\(\rm{NO_{3}^{—}}\)均能把\(\rm{Ag}\)氧化而溶解。

\(\rm{(1)}\)生成银镜反应过程中银氨溶液发生________\(\rm{(}\)氧化、还原\(\rm{)}\)反应。

\(\rm{(2)}\)为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。

实验Ⅰ：向溶解了银镜的\(\rm{Fe(NO_{3})_{3}}\)的溶液中加入 _______\(\rm{(}\)填序号，\(\rm{①KSCN}\)溶液、\(\rm{②K_{3}[Fe(CN)_{6}]}\)溶液、\(\rm{③}\)稀\(\rm{HCl)}\)，现象为__________ ，证明甲的结论正确。

实验Ⅱ：向附有银镜的试管中加入_______________ 溶液，观察银镜是否溶解。

两个实验结果证明了丙同学的结论

\(\rm{(3)}\)丙同学又把\(\rm{5mlFeSO_{4}}\)溶液分成两份：

第一份滴加\(\rm{2}\)滴\(\rm{KSCN}\)溶液无变化；第二份加入\(\rm{1ml0.1mol/LAgNO_{3}}\)溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生\(\rm{(}\)经验证黑色固体为\(\rm{Ag}\)颗粒\(\rm{)}\)，再取上层溶液滴加\(\rm{KSCN}\)溶液变红。根据上述的实验情况，用离子方程式表示\(\rm{Fe^{3+}}\)、\(\rm{Fe^{2+}}\)、\(\rm{Ag^{+}}\)、\(\rm{Ag}\)之间的反应关系__________ 。

\(\rm{(4)}\)丁同学改用下图实验装置做进一步探究：

\(\rm{① K}\)刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作___________ ，\(\rm{(}\)填“正极”或“负极”\(\rm{)}\)。此过程氧化性：\(\rm{Fe^{3+}}\)_____ \(\rm{Ag^{+}(}\)填“\(\rm{ > }\)”或“\(\rm{ < }\)”\(\rm{)}\)。

\(\rm{②}\)当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和\(\rm{AgNO_{3}}\)溶液，指针向右偏转。此过程氧化性：\(\rm{Fe}\)\(\rm{{\,\!}^{3+}}\)_____ \(\rm{Ag}\)\(\rm{{\,\!}^{+}}\)\(\rm{(}\)填“\(\rm{ > }\)”或“\(\rm{ < }\)”\(\rm{)}\)。

由\(\rm{①}\)和\(\rm{②}\)的实验，得出的结论是：___________。

难度：中等

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