专题1《化学反应与能量变化》单元检测题（含解析）2022---2023学年上学期高二苏教版（2019）高中化学选择性必修1

专题1《化学反应与能量变化》单元检测题
一、单选题
1．下图为番茄电池装置示意图，下列说法正确的是
A．铜片上发生氧化反应 B．锌片质量减小，发生还原反应
C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．该装置可将电能转化为化学能
2．自然界中金属硫化物之间存在原电池反应。如图所示装置中电极Ⅰ为方铅矿(PbS)，电极Ⅱ为含有方铅矿的硫铁矿，当有电解质溶液按如图所示方向流经该装置时，电流表指针偏转。若电极Ⅱ质量不断减少，a处溶液中加入KSCN溶液未出现红色，加入CuSO4溶液未出现黑色沉淀。下列有关说法中正确的是 ( )
A．工业上利用该原理富集铁
B．电极Ⅱ作正极
C．溶液流经该装置后pH增大
D．该装置负极的电极反应为：FeS2-15e-+8H2O=Fe3++2+16H+
3．下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)
A B
电离方程式： 总反应：
C D
负极反应： 总反应：
A．A B．B C．C D．D
4．下列说法正确的是
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．任何放热反应在常温条件下一定能发生反应
C．反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热
D．吸热反应只能在加热的条件下才能进行
5．一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中， Zn2+以存在]。电池放电时，下列叙述正确的是
A．Ⅱ区的通过交换膜向I区迁移
B．Ⅲ区的K+通过交换膜最终向I区迁移
C．Zn电极反应：Zn+2e-+4OH-=
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O
6．已知：
3N2(g)+2O2(g)+4H2(g)=2N2H4(g)+2NO2(g) △H1
N2H4(g)=N2H4(l) △H2
2NO2(g)=N2O4(g) △H3<0
2N2H4(l)+N2O4(g)=4H2O(l)+3N2(g) △H4
O2(g)+2H2(g)=2H2O(l) △H5
根据上述信息，下列说法错误的是
A．相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，前者具有的能量高
B．相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，破坏两种物质中所有的化学键，后者所需的能量多
C．2△H5=△H1+2△H2+△H3+△H4
D．2N2H4(l)+2NO2(g)=4H2O(l)+3N2(g) △H则△H>△H4
7．下列传统文化描述中，没有发生放热反应的是
A．北宋·王安石“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”
B．明·于谦“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”
C．宋·苏轼“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍”
D．唐·张九龄“松叶堪为酒，春来酿几多”
8．下列叙述正确的是（ ）
A．CO2、NO2、P2O5均为酸性氧化物，CaO、Fe2O3、Na2O2均为碱性氧化物
B．电解、电泳、电离、电镀、电化学腐蚀过程均需要通电才能发生
C．灼热的炭与CO2反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应均可设计成原电池
D．Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应和复分解反应来制取Fe(OH)3
9．转变为 的能量变化示意图如下，可推知
A． 更稳定
B．热化学方程式：→ + 10kJ
C．官能团相同，官能团间的相互作用不同
D．等质量完全燃烧时放出的热量一样多
10．Mg-LiFePO4电池的总反应为xMg2++2LiFePO4xMg+2Li1-xFePO4+2xLi+，其装置如图。下列说法正确的是
A．充电时，阳极的电极反应式为
B．充电时，极连接电源的正极
C．放电时，被还原
D．若放电时电路中流过电子，则有迁移至正极区
11．“嫦娥五号”成功着陆月球，展示了以芳纶为主制成的五星红旗，用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”，实现了中国首次月球无人采样返回。下列有关说法正确的是
A．“嫦娥五号”使用的太阳能电池阵和锂离子电池组，均可将化学能转变成电能
B．月壤中含有的3He，其质子数为3
C．制作钻杆用的SiC增强铝基材料属非金属材料
D．运载火箭用的液O2液H2推进剂在工作时发生氧化还原反应
12．应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯(C1O2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的
A．a与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
B．电解池a极上发生的电极反应为+ 6e -+3C1- = NCl3+4H+
C．当有0.3 mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12 L NH3
D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：6
二、填空题
13．金属腐蚀的定义和分类
(1)定义：金属表面因与周围的物质发生___________而遭到破坏的现象。
(2)实质：金属原子___________的过程。
(3)分类：化学腐蚀和___________。
14．回答下列问题
(1)图中甲池是_____ (“原电池”或“电解池”)装置，其中OH-移向 _____ (填“CH4”或“O2")极。
(2)写出通入CH4的电极的电极反应式： _______________________________________
(3)向乙池两电极附近分别滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为_________(填“A"或“B")极，并写出此电极的电极反应式______________________________________________
(4)乙池中总反应的离子方程式为______________________________
(5)常温下，当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，乙池的pH是_______________(若此时乙池中溶液的体积为500mL)；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________________(填字母)。
A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl
15．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面方法由氨气得到氢气。利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(1)电解过程中的移动方向为___________(填“从左往右”或“从右往左”)；
(2)阳极的电极反应式为___________。
16．用惰性电极电解硫酸钠溶液时，已知阳极电子转移为1mol，问阴极所得产物及物质的量_______。
三、计算题
17．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)；△H=-571.6 kJ／mol、2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H=-566 kJ／mol；完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气。
(1)求混合气体中各成分的物质的量是多少______？
(2)所放出的热量是多少______？
18．实验中不能直接测出石墨和氢气生成甲烷反应的反应热，但可测出甲烷，石墨，氢气燃烧的反应热：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H1=-890.3kJ/mol
C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-393.5kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol，则由石墨与氢气生成甲烷的反应热：C(石墨，s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH4=___。
四、工业流程题
19．高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为MnO2，含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为FeS2)、钛白废酸(主要成分为H2SO4)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图：
(1)“酸浸”时，为提高锰的浸出率，可采取的措施是_______，“酸浸”过程中钛白废酸不宜过量太多，原因是_______。
(2)在“酸浸”过程中，FeS2和MnO2颗粒组成两个原电池，如图所示：
其中，MnO2原电池反应迅速，而FeS2原电池由于生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面，溶解速率受阻变慢。
①MnO2原电池中，MnO2为原电池的_______(填“正极”或“负极”)，每消耗1mol MnO2，生成_______mol Fe3+。
②FeS2原电池负极上的电极反应式为_______。
20．Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。工业以锂辉矿(主要成分为Li2O Al2O3 4SiO2，含少量铁、钙、镁)为原料制备LiFePO4的工艺流程如图：
已知：①Li2O Al2O3 4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3 4SiO2 H2O↓
②常温下，相关金属离子(浓度为0.1mol L-1)形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
金属离子 Fe2+ Fe3+ Mg2+ Ca2+
开始沉淀的pH 6.3 1.8 9.5 12.4
完全沉淀的pH 8.3 3.2 11.1 13.8
③Li2CO3的溶解度随温度变化如表：
温度 0 20 40 60 80 100
溶解度(g) 1.63 1.33 1.05 0.90 0.75 0.70
回答下列问题：
(1)滤渣1的主要成分为_____。
(2)向滤液1中加入适量的CaCO3细粉除去Fe3+，若n(CaCO3)：n(Fe3+)=3：1时反应的离子方程式为_____；加入石灰乳调pH，其目的是_____。
(3)“操作1”为_____。
(4)Li2CO3煅烧制备LiFePO4的化学方程式为_____。
(5)LiFePO4充放电过程结构变化如图所示：
(b)→(a)的电极反应式为_____；用该电池电解精炼铜，电池正极质量增加2.8g时，电解精炼得到9.6g铜，则电流利用率为_____(已知：电流利用率=×100%)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【分析】根据金属的活泼性知，酸性条件下，锌作负极，铜作正极，负极上锌失电子、发生氧化反应，正极上得电子、发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，电流从正极沿导线流向负极，据此解答。
【详解】A．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，铜作正极，得电子、发生还原反应，故A错误；
B．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，即Zn-2e-=Zn2+，锌片质量会减少，故B错误；
C．该原电池中，锌作负极，铜作正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Cu片，故C正确；
D．该装置是原电池是将化学能转化为电能的装置，故D错误；
故选C。
2．A
【详解】电极Ⅱ质量不断减少，说明电极Ⅱ为负极，a处溶液中加入KSCN溶液未出现红色，说明溶液中不存在Fe3+，加入CuSO4溶液未出现黑色沉淀，说明溶液中不存在S2-，硫铁矿溶解生成Fe2+和，
A．根据分析，通过该装置，硫铁矿溶解生成Fe2+，可以利用该原理富集铁，故A正确；
B．根据上述分析，电极Ⅱ作负极，故B错误；
C．该装置负极的电极反应为FeS2-14e-+8H2O=Fe2++2+16H+，溶液流经该装置后pH减小，故C错误；
D．根据分析，溶液中不存在Fe3+，故D错误；
答案选A。
【点晴】解题的关键是根据现象判断原电池的正负极以及电极方程式的书写。
3．D
【详解】A．NaCl溶于水，在水分子作用下电离出Na+、Cl-，其电离方程式为，A项正确；
B．该原电池装置，锌为负极，其电极反应为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，其电极反应为Cu2++2e-=Cu，故总反应为Zn+ Cu2+= Zn2++ Cu，B项正确；
C．此装置为氢氧燃料电池，在碱性条件下负极反应为，C项正确；
D．电解饱和食盐水总反应为，D项错误；
答案选D。
4．C
【详解】A．反应的吸放热和反应的条件无关，需要加热才能发生的反应也有的是放热反应，如金属铁和硫之间的反应需要加热，但是属于放热反应，A错误；
B．有的放热反应在常温下无法进行，如金属铁和硫之间的反应需要加热，但是属于放热反应，B错误；
C．由反应物和生成物所具有的总能量可以判断反应的吸放热，当反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应是放热，反之是吸热，C正确；
D．吸热反应不一定只能在加热的条件下才能进行，如氯化铵和氢氧化钡晶体之间的反应，无需加热，属于吸热反应，D错误；
故选C。
5．D
【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，阳离子向正极迁移、阴离子向负极迁移，因此Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动；
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的向Ⅲ区移动，但是不能通过阳离子交换膜，A错误；
B．根据分析，Ⅲ区的K+通过交换膜Ⅱ区移动，不能通过阴离子交换膜向I区迁移，B错误；
C．根据分析，Zn电极反应：Zn-2e-+4OH-=，C错误；
D．根据正、负极电极分析，电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O，D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．物质由气态转化为液态时放热，即N2H4(g)转化为N2H4(l)放热，因此相同质量的N2H4(g)和N2H4(l)，前者具有的能量高，A正确；
B．由题意2NO2(g)=N2O4(g) △H3<0，则2mol NO2(g)的键能小于1molN2O4(g)的键能，因此相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，破坏两种物质中所有的化学键，后者所需的能量多，B正确；
C．已知：①3N2(g)+2O2(g)+4H2(g)=2N2H4(g)+2NO2(g) △H1
②N2H4(g)=N2H4(l) △H2
③2NO2(g)=N2O4(g) △H3
④2N2H4(l)+N2O4(g)=4H2O(l)+3N2(g) △H4
⑤O2(g)+2H2(g)=2H2O(l) △H5
由盖斯定律可知2×⑤=①+2×②+③+④，故2△H5=△H1+2△H2+△H3+△H4，C正确；
D．已知：⑥2N2H4(l)+2NO2(g)=4H2O(l)+3N2(g) △H
④2N2H4(l)+N2O4(g)=4H2O(l)+3N2(g) △H4
③2NO2(g)=N2O4(g) △H3<0
根据盖斯定律，⑥-④=③，因此△H-△H4<0，故△H<△H4，D错误；
选D。
7．B
【详解】A．爆竹在燃烧过程中放出热量，发生了放热反应，A错误；
B．碳酸钙分解反应是吸热反应，B正确；
C．在赤热焦炭中洒一些水，生成水煤气，水煤气燃烧是放热反应，C错误；
D．粮食的主要成分是淀粉，淀粉发生水解、缓慢氧化制备乙醇，缓慢氧化过程包括放热反应，D错误；
故选B。
8．D
【详解】A．酸性氧化物是指与碱反应只生成盐和水的氧化物，而NO2和碱反应生成硝酸钠、亚硝酸钠，发生了氧化还原反应；所以NO2不属于酸性氧化物；碱性氧化物是指与酸反应生成盐和水的氧化物，Na2O2与盐酸反应生成氯化钠、水和氧气，发生了氧化还原反应，所以Na2O2不属于碱性氧化物，故A错误；
B．电解、电泳、电镀需通电，电离是电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动的离子的过程，与电无关；电化腐蚀是形成原电池反应发生的腐蚀，不需要通电，故B错误；
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于复分解反应，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．Fe2O3不溶于水，也不与水反应；氢氧化亚铁与氧气、水蒸气共同作用生成氢氧化铁，属于化合反应，氯化铁溶液和氢氧化钠溶液发生复分解反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀，D正确；
故答案为D。
【点睛】酸性氧化物是指与碱反应只生成盐和水的氧化物；碱性氧化物是指与酸反应只生成盐和水的氧化物；也就是说，氧化物在与酸或碱发生反应时，各元素的化合价不发生变化，均为非氧化还原反应；如果氧化物与酸或碱发生反应时，如果发生氧化还原反应，该氧化物就不是酸性氧化物或碱性氧化物。
9．C
【详解】A．从图可看出 具有能量比 高，因此 更不稳定，A选项错误；
B．反应的热化学方程式为(l)→ (l) + 10kJ·mol-1，B选项错误；
C． 与 官能团都是碳碳双键，相对位置不同，相互作用不同，C选项正确；
D． 与 具有能量不同，等质量完全燃烧时放出的热量前者多，D选项错误；
故选C。
10．A
【分析】由总反应式可知，放电时为原电池反应，Mg化合价升高，被氧化，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，Li1-xFePO4被还原，为原电池正极反应，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++e-=LiFePO4，充电是电能转化为化学能的过程，阳极反应和原电池正极相反，发生氧化反应，以此解答该题。
【详解】A．充电时，原电池的正极接充电电源的正极作为阳极，此时阳极反应和原电池正极相反，即电极反应为，故A正确；
B．充电时，镁在阴极生成，应连接电源的负极，故B错误；
C．放电时，Li1-xFePO4被还原生成LiFePO4，Li+没有发生还原反应，故C错误；
D．放电时由于Li+导电膜的限制作用，Mg2+不能迁移至正极区，故D错误。
故选A。
11．D
【详解】A．太阳能电池阵是把太阳能转化为电能，故A错误；
B．元素左上角为质量数，月壤中含有的3He，其质量数为3，质子数为2，故B错误；
C．复合材料是将两种或者两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，其中一种材料作为基体，另外的材料作为增强剂，SiC增强铝基材料属于复合材料，故C错误；
D．运载火箭用的液O2液H2推进剂在工作时生成H2O，氧元素和氢元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故D正确；
故选D。
12．D
【详解】A．a电极上失去电子，为阳极，与电源的正极连接，在b极区有氢离子得电子生成氢气，氯离子通过阴离子交换膜移向a极，所以在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，A项错误；
B．电解池a极上发生的电极反应为-6e -+3C1- = NCl3+4H+，B项错误；
C．未说明氨气是否在标况下，不能确定气体体积，C项错误；
D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应为 ，其中氧化剂为NCl3，还原剂为 ，二者物质的量比为1:6，D项正确；
故选D。
13．(1)氧化还原反应
(2)失电子被氧化成阳离子
(3)电化学腐蚀
【解析】略
14．(1) 原电池 CH4
(2)CH4+10OH--8e- =+7H2O
(3) A 2H2O-4e-=O2↑+4H+
(4)4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+
(5) 1 B
【分析】从图中可以看出，甲池为燃料电池，乙池、丙池都为电解池。在甲池中，通入CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极。在乙池中，A电极为阳极，B电极为阴极；在丙池中，C电极为阳极，D电极为阴极。
【详解】（1）由分析可知，图中甲池是原电池装置，通入CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极。原电池工作时，阴离子向负极移动，则OH-移向CH4极。答案为：原电池；CH4；
（2）通入CH4的电极为负极，CH4失电子产物与电解质反应，生成等，电极反应式：CH4+10OH--8e- =+7H2O。答案为：CH4+10OH--8e- =+7H2O；
（3）在乙池中，A极为阳极，2H2O-4e-=O2↑+4H+，B极为阴极，4Ag++4e-=4Ag，向乙池两电极附近分别滴加适量紫色石蕊溶液，则附近变红的电极为A极，此电极的电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+。答案为：A；2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（4）乙池为电解硝酸银溶液，在阳极水失电子生成O2等，在阴极Ag+得电子生成Ag，总反应的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+。答案为：4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+；
（5）常温下，当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，则生成Ag的质量为5.40g，n(Ag)==0.05mol，依据得失电子守恒，可建立关系式：Ag——H+，则乙池生成H+0.05mol，c(H+)==0.1mol/L，pH是1；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则溶液中含有金属性不太活泼的金属离子，设金属离子的带电荷为x，则其相对原子质量为=32x，当x=2时，该金属的相对原子质量为64，所以丙中的某盐溶液可能是CuSO4，故选B。答案为：1；B。
【点睛】在串联电路中，各电极通过电子的物质的量相等。
15．(1)从右往左
(2)2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O
【详解】（1）由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中阴离子OH-移向阳极，则从右往左移动。
（2）由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，失电子，为电解池的阳极， NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，阳极电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。
16．氢气，0.5mol
【详解】用惰性电极电解硫酸钠溶液的实质是电解水，阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，根据电极反应式，阳极转移1mol电子时，阴极生成0.5mol氢气，故答案为：氢气，0.5mol。
17．(1)氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol
(2)568.8 kJ
【解析】（1）
完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气，则混合气的平均相对分子质量为7.5×2=15，混合气的物质的量为30g÷15g/mol=2mol，设氢气、一氧化碳的物质的量分别为a、2-a，则2a+28（2-a）=30g，a=1mol，故氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol；
（2）
氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol；根据热化学方程式可知，放出的热量是571.6 kJ÷2+566 kJ÷2=568.8 kJ。
18．-74.8kJ/mol
【详解】已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
②C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-393.5kJ/mol
③H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol
则根据盖斯定律可知②+③×2－①即得到由石墨与氢气生成甲烷的反应热：C(石墨，s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH4=-74.8kJ/mol。
19． 将硫铁和软锰矿粉碎 避免后续反应中消耗更多的石灰乳 正极 2
【分析】软锰矿、硫铁矿中加入钛白废酸浸取，得到含有Fe2+、Mn2+等阳离子的滤液，滤液中加入双氧水将Fe2+氧化为更易除去的Fe3+，加入石灰乳条件pH值得到氢氧化铁沉淀，蒸发浓缩、冷却结晶得、过滤等操作得到MnSO4·H2O。
【详解】(1) “酸浸”时，提高浸出率的方法有：适当增加酸的浓度、适当升高温度、粉碎处理、搅拌、延长酸浸时间；钛白废酸过量太多时，H+的量增多，使消耗石灰乳的量增多，造成不必要的浪费，故填将硫铁和软锰矿粉碎、避免后续反应中消耗更多的石灰乳；
(2)①根据图示，MnO2中Mn元素得电子化合价降低，所以MnO2作电源的正极，其电极反应式为，所以每消耗1mol MnO2时，电路中转移2mol e-，Fe2+在负极的反应式为Fe-e-=Fe3+，当电路中转移2 mol e-时，生成2 mol Fe3+；
②FeS2原电池中FeS2作负极，失电子，其电极反应式为。
20．(1)Al2O3 4SiO2 H2O
(2) 3CaCO3+Fe3++3H++3=3CaSO4+Fe(OH)3+3CO2↑ 使Mg2+沉淀完全
(3)趁热过滤
(4)Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2+H2O
(5) Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 75%
【分析】根据题干工艺流程图可知，向锂辉石中加入浓硫酸发生的反应为：Li2O Al2O3 4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3 4SiO2 H2O↓，少量的铁、钙、镁和浓硫酸反应分别转化为Fe2(SO4)3、CaSO4、MgSO4，由于CaSO4微溶，故过滤得到滤渣1的主要成分为Al2O3 4SiO2 H2O，滤液1中主要含有Li2SO4、Fe3+、Mg2+和少量的Ca2+，向滤液1中加入CaCO3和Ca(OH)2，除去过量的硫酸、产生Fe(OH)3和Mg(OH)2；过滤得滤渣2，主要成分为Fe(OH)3、Mg(OH)2和CaSO4，滤液2中主要含有Li2SO4和Ca(OH)2，向滤液2中加入Na2CO3以除Ca(OH)2，过滤出CaCO3得到含有Li2SO4和Na2SO4的滤液，蒸发浓缩后加入饱和碳酸钠溶液得到Li2CO3沉淀，趁热过滤出Li2CO3沉淀，最后向Li2CO3沉淀中加入H2C2O4和FePO4煅烧后得到LiFePO4，反应原理为：Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2+H2O，据此分析解题。
【详解】（1）由分析可知，滤渣1的主要成分为Al2O3 4SiO2 H2O，故答案为：Al2O3 4SiO2 H2O；
（2）由分析可知，向滤液1中加入CaCO3和Ca(OH)2，除去过量的硫酸、产生Fe(OH)3和Mg(OH)2，向滤液1中加入适量的CaCO3细粉除去Fe3+，若n(CaCO3)：n(Fe3+)=3：1时反应的离子方程式为3CaCO3+Fe3++3H++3=3CaSO4+Fe(OH)3+3CO2↑，加入石灰乳调pH，其目的是使Mg2+沉淀完全，故答案为：3CaCO3+Fe3++3H++3=3CaSO4+Fe(OH)3+3CO2↑；使Mg2+沉淀完全；
（3）由题干信息可知，Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，故蒸发浓缩产生Li2CO3沉淀后，为了减少降温而增大Li2CO3的溶解度，需进行趁热过滤，即“操作1”为趁热过滤，故答案为：趁热过滤；
（4）由分析可知，Li2CO3煅烧制备LiFePO4的化学方程式为Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2+H2O，故答案为：Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2+H2O；
（5）由题干图示可知，(b)→(a)即有Li1-xFePO4转化为LiFePO4，该转化的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4；用该电池电解精炼铜，电池正极发生还原反应，即正极反应式为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，当正极的质量增加2.8g时，电路上流过的电子的物质的量为：=0.4mol，而电解精炼铜时，根据电极反应Cu2++2e-=Cu可知得到9.6g铜，消耗的电子的物质的量为：=0.3mol，则电流利用率为×100%=75%，故答案为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4；75%。
答案第1页，共2页
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