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1 . 丙烯腈是合成纤维、合成橡胶和合成树脂的重要单体,可以由乙炔与反应制得。原理如下HC≡CH+HCNCH2=CHCN
Ⅰ.制备催化剂
(1)通过查阅资料有两种方案可以制备
方案1:铜屑与在浓盐酸中反应
方案2:铜丝在氯气中燃烧
方案1的实验原理如图所示①仪器的名称___________ 。
②请用离子方程式表达,写出方案1的反应原理___________ 。
(2)用恒压滴液漏斗分批多次滴加,且过量,原因是___________ 。
(3)方案2燃烧后的固体溶于水,过滤后发现一些白色固体,为检测的成分,某同学将其溶于稀硫酸,白色固体变为红色,且溶液呈蓝色,推测为___________ 。
Ⅱ.合成丙烯腈已知:①电石的主要成分是,还含有少量硫化钙
②易挥发,有毒,具有较强的还原性
(4)的电子式___________ 。
(5)纯净的乙炔是无色、无臭的气体。但用电石制取的乙炔时常伴有臭鸡蛋气味,这种物质是___________ 。
(6)从下列选择装置D中可盛放的溶液___________。
(7)工业用含质量分数的电石,实际生产得到丙烯腈,计算产率_______ 。(写出计算过程)
Ⅰ.制备催化剂
(1)通过查阅资料有两种方案可以制备
方案1:铜屑与在浓盐酸中反应
方案2:铜丝在氯气中燃烧
方案1的实验原理如图所示①仪器的名称
②请用离子方程式表达,写出方案1的反应原理
(2)用恒压滴液漏斗分批多次滴加,且过量,原因是
(3)方案2燃烧后的固体溶于水,过滤后发现一些白色固体,为检测的成分,某同学将其溶于稀硫酸,白色固体变为红色,且溶液呈蓝色,推测为
Ⅱ.合成丙烯腈已知:①电石的主要成分是,还含有少量硫化钙
②易挥发,有毒,具有较强的还原性
(4)的电子式
(5)纯净的乙炔是无色、无臭的气体。但用电石制取的乙炔时常伴有臭鸡蛋气味,这种物质是
(6)从下列选择装置D中可盛放的溶液___________。
A.高锰酸钾溶液 | B.溶液 | C.饱和食盐水 | D.盐酸溶液 |
(7)工业用含质量分数的电石,实际生产得到丙烯腈,计算产率
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2 . 实验室以和为原料,制备和无水,其主要流程如图所示:已知:①
②
③在溶液中过饱和时,若溶液温度低于,析出;若溶液温度高于,则析出;温度高于时,发生分解生成和。
(1)反应1中与反应制得气体,该反应的化学方程式为___________ 。
(2)在图1所示装置中发生反应2生成,反应过程中放出大量的热。①研究表明,实验时吸收液中与的物质的量之比需要控制在0.8左右,原因可能是___________ 。
②装置Ⅱ的作用是___________ 。
(3)反应结束后,为从母液2中获得晶体,需进行以下操作:
①蒸发结晶;②趁热过滤;③用___________ 热水洗涤晶体:④低温干燥,得到成品。
(4)的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水的实验方案:___________ ,用无水乙醇洗涤,干燥得到产品。
(可选用的试剂:溶液、氨水;除常用仪器外须使用的仪器:计)
②
③在溶液中过饱和时,若溶液温度低于,析出;若溶液温度高于,则析出;温度高于时,发生分解生成和。
(1)反应1中与反应制得气体,该反应的化学方程式为
(2)在图1所示装置中发生反应2生成,反应过程中放出大量的热。①研究表明,实验时吸收液中与的物质的量之比需要控制在0.8左右,原因可能是
②装置Ⅱ的作用是
(3)反应结束后,为从母液2中获得晶体,需进行以下操作:
①蒸发结晶;②趁热过滤;③用
(4)的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水的实验方案:
(可选用的试剂:溶液、氨水;除常用仪器外须使用的仪器:计)
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解题方法
3 . 实验室利用和亚硫酰氯制备无水的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知:沸点为,遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题:
(1)①实验开始先通,一段时间后,先加热装置___________ (填“”或“”)。
装置内发生反应的化学方程式为___________ 。
装置共同起到的作用是___________ 。
②现有含少量杂质的,为测定值进行如下实验:
实验Ⅰ:称取样品,用足量稀硫酸溶解后,滴入标准溶液与恰好完全反应(反应过程中化为不反应)。
实验Ⅱ:另取样品,利用上述装置与足量反应后,固体质量为。
则___________ ;下列情况会导致测量值偏小的是___________ (填标号)。
A.样品中含少量杂质
B.样品与反应时失水不充分
实验Ⅰ中,称重后样品发生了潮解
(2)①用上述装置,根据反应制备(已知:与互溶,遇水极易反应)。写出的电子式___________ ,选择合适仪器并组装蒸馏装置对混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略),安装顺序为①⑨⑧___________ (填序号)。②在焦炭、作用下高温煅烧也可制备,在的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的体积分数如下表:
该温度下,与,反应的总化学方程式为___________ ;
随着温度升高,尾气中的含量升高,原因是___________ 。
(1)①实验开始先通,一段时间后,先加热装置
装置内发生反应的化学方程式为
装置共同起到的作用是
②现有含少量杂质的,为测定值进行如下实验:
实验Ⅰ:称取样品,用足量稀硫酸溶解后,滴入标准溶液与恰好完全反应(反应过程中化为不反应)。
实验Ⅱ:另取样品,利用上述装置与足量反应后,固体质量为。
则
A.样品中含少量杂质
B.样品与反应时失水不充分
实验Ⅰ中,称重后样品发生了潮解
(2)①用上述装置,根据反应制备(已知:与互溶,遇水极易反应)。写出的电子式
物质 | ||||
体积分数 |
随着温度升高,尾气中的含量升高,原因是
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4 . 氮、磷、砷、锑、铋、镆为元素周期表中原子序数依次增大的同主族元素。回答下列问题:
(1)中键和键的数目比例是___________ ,的中子数为___________ 。
(2)①已知,白磷),黑磷),该反应中的固态白磷转化为固态黑磷,放出的热量;
,白磷),红磷),该反应中的固态白磷转化为固态红磷,放出的热量;
由此推知,其中最稳定的磷单质是___________ 。
②比较氮和磷氢化物的热稳定性:___________ (填“”“”);写出结构式___________ 。
③与卤化氢的反应和与卤化氢的反应相似,产物的结构和性质也相似。
下列对与反应产物的推断正确的是___________ (填序号)。
不能与反应 含离子键、共价键 受热易分解
(3)已知溶于水后的电离方程式为,若分别向上述混合体系中加入稀硫酸、溶液,则生成的正盐的化学式分别为___________ 、___________ 。
(4)能与水以等物质的量之比发生较强烈的反应,生成难溶的,写出该反应的化学方程式___________ 。
(5)某工厂采用辉铋矿(主要成分为,含有杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制备和,工艺流程如图所示:已知:①焙烧时过量的分解为转变为;
②金属活动性:;
③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下:
①在元素周期表中的位置是___________ ,基态原子价层电子排布式为___________ 。
②在空气中单独焙烧生成,该反应的化学方程式为___________ 。
③滤渣的主要成分为___________ (填化学式)。
④生成气体的离子方程式为___________ 。
⑤加入金属的目的是___________ 。
(1)中键和键的数目比例是
(2)①已知,白磷),黑磷),该反应中的固态白磷转化为固态黑磷,放出的热量;
,白磷),红磷),该反应中的固态白磷转化为固态红磷,放出的热量;
由此推知,其中最稳定的磷单质是
②比较氮和磷氢化物的热稳定性:
③与卤化氢的反应和与卤化氢的反应相似,产物的结构和性质也相似。
下列对与反应产物的推断正确的是
不能与反应 含离子键、共价键 受热易分解
(3)已知溶于水后的电离方程式为,若分别向上述混合体系中加入稀硫酸、溶液,则生成的正盐的化学式分别为
(4)能与水以等物质的量之比发生较强烈的反应,生成难溶的,写出该反应的化学方程式
(5)某工厂采用辉铋矿(主要成分为,含有杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制备和,工艺流程如图所示:已知:①焙烧时过量的分解为转变为;
②金属活动性:;
③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下:
开始沉淀 | 完全沉淀 | |
6.5 | 8.3 | |
1.6 | 2.8 | |
8.1 | 10.1 |
②在空气中单独焙烧生成,该反应的化学方程式为
③滤渣的主要成分为
④生成气体的离子方程式为
⑤加入金属的目的是
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5 . 有效去除大气中的NOx和水体中的氮,并且转化为可利用的资源是重要课题。
(1)在微生物作用的条件下,经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下:则(aq)+2O2(g)=(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=_______ kJ·mol-1
(2)近年来,采用肼(N2H4)燃料电池为电源,用离子交换膜控制电解液中的c(OH-)制备纳米Cu2O备受关注,其模拟装置如图甲、乙。①图甲中A极应于图乙中_______ (请填“C”或“D”)极相连。
②该电解池的阳极反应式为_______ 。
③该电解池(图乙)中离子交换膜为_______ (请填“阴”或“阳”)离子交换膜。
④理论上,每生产144g纳米Cu2O,需要消耗肼(N2H4)_______ mol。
(3)纳米颗粒在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。①容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为_______ 。
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中_______ (填字母)的活化能。
A.*CO+*OH→*CO+*H2O
B.*CO→*OCH
C.*OCH2→*OCH3
D.*OCH3→*CH3OH
(4)磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法可去除水体中的氨氮(和NH3)。实验室中模拟氨氮处理:1 L的模拟氨氮废水(主要含),置于搅拌器上,设定反应温度为25 ℃。先后加入MgCl2和Na2HPO4溶液,用NaOH调节反应pH,投加絮凝剂;开始搅拌,反应30 min后,取液面下2 cm处清液测定氨氮质量浓度。已知:常温下,磷酸铵镁(MgNH4PO4)微溶于水;H3PO4的Ka1=6.9×10-3, Ka2=6.2×10-8 ,Ka3=4.8×10-13。①测得反应pH对氨氮去除率的影响如图所示,当pH从7.5增至9.0的过程中,水中氨氮的去除率明显增加,原因是_______ 。
②当反应pH为9.0时,该沉淀法对氨氮的去除率达到最高,当pH继续增至10.0时,氨氮的去除率下降,原因是_______ 。
(1)在微生物作用的条件下,经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下:则(aq)+2O2(g)=(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=
(2)近年来,采用肼(N2H4)燃料电池为电源,用离子交换膜控制电解液中的c(OH-)制备纳米Cu2O备受关注,其模拟装置如图甲、乙。①图甲中A极应于图乙中
②该电解池的阳极反应式为
③该电解池(图乙)中离子交换膜为
④理论上,每生产144g纳米Cu2O,需要消耗肼(N2H4)
(3)纳米颗粒在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。①容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中
A.*CO+*OH→*CO+*H2O
B.*CO→*OCH
C.*OCH2→*OCH3
D.*OCH3→*CH3OH
(4)磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法可去除水体中的氨氮(和NH3)。实验室中模拟氨氮处理:1 L的模拟氨氮废水(主要含),置于搅拌器上,设定反应温度为25 ℃。先后加入MgCl2和Na2HPO4溶液,用NaOH调节反应pH,投加絮凝剂;开始搅拌,反应30 min后,取液面下2 cm处清液测定氨氮质量浓度。已知:常温下,磷酸铵镁(MgNH4PO4)微溶于水;H3PO4的Ka1=6.9×10-3, Ka2=6.2×10-8 ,Ka3=4.8×10-13。①测得反应pH对氨氮去除率的影响如图所示,当pH从7.5增至9.0的过程中,水中氨氮的去除率明显增加,原因是
②当反应pH为9.0时,该沉淀法对氨氮的去除率达到最高,当pH继续增至10.0时,氨氮的去除率下降,原因是
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6 . CoO可用于制取催化剂,可以由含钴废料(主要成分为Co2O3,还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3 和MgO)经过如下过程进行制取:(1)含钴废料用硫酸和Na2SO3溶液浸出后,溶液中含有的阳离子是Na+、H+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Al3+和Mg2+。
①写出“浸取”时Co2O3所发生反应的离子方程式:___________ 。
②“浸取”时含钴废料、硫酸和Na2SO3溶液混合的方式为___________ 。
(2)已知:
①氧化性Co3+>H2O2;
②Ksp(MgF2)=6.4×10-11;CoF2可溶于水;Fe3+、Al3+与F-可生成配合物难以沉淀;
③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的pH如下表所示:
补充完整由“浸取液”制取CoC2O4·2H2O的实验方案:取一定量的浸取液,___________ ,过滤,向滤液中滴加2 mol·L-1 (NH4)2C2O4溶液……得到CoC2O4·2H2O晶体(实验中须使用的试剂:2 mol·L-1的氨水、5%的H2O2溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、1 mol·L-1的NH4F溶液)。
(3)已知:Ksp(CoC2O4)=4×10-8、Ka1(H2C2O4)=5×10-2、Ka2(H2C2O4)=5×10-5。
①反应Co2++H2C2O4CoC2O4↓+2H+的平衡常数为___________ 。
②制取CoC2O4·2H2O时使用(NH4)2C2O4溶液而不是Na2C2O4溶液的原因是___________ 。
(4)为测定草酸钴样品的纯度,进行如下实验:
①取草酸钴样品3.000 g,加入100.00 mL 0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液,加热充分反应至不再有CO2气体产生(该条件下Co2+不被氧化,杂质不参与反应)。
②将溶液冷却,加水稀释定容至250 mL。
③取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1 FeSO4溶液滴定过量的KMnO4,恰好完全反应时消耗18.00 mL FeSO4溶液。计算样品中CoC2O4·2H2O的质量分数,并写出计算过程___________ 。[已知:M(CoC2O4·2H2O)=183]
①写出“浸取”时Co2O3所发生反应的离子方程式:
②“浸取”时含钴废料、硫酸和Na2SO3溶液混合的方式为
(2)已知:
①氧化性Co3+>H2O2;
②Ksp(MgF2)=6.4×10-11;CoF2可溶于水;Fe3+、Al3+与F-可生成配合物难以沉淀;
③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的pH如下表所示:
Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Co2+ | Mg2+ | |
开始沉淀pH | 1.9 | 3.4 | 6.9 | 6.6 | 9.1 |
沉淀完全pH | 3.2 | 4.7 | 8.9 | 9.2 | 11.1 |
(3)已知:Ksp(CoC2O4)=4×10-8、Ka1(H2C2O4)=5×10-2、Ka2(H2C2O4)=5×10-5。
①反应Co2++H2C2O4CoC2O4↓+2H+的平衡常数为
②制取CoC2O4·2H2O时使用(NH4)2C2O4溶液而不是Na2C2O4溶液的原因是
(4)为测定草酸钴样品的纯度,进行如下实验:
①取草酸钴样品3.000 g,加入100.00 mL 0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液,加热充分反应至不再有CO2气体产生(该条件下Co2+不被氧化,杂质不参与反应)。
②将溶液冷却,加水稀释定容至250 mL。
③取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1 FeSO4溶液滴定过量的KMnO4,恰好完全反应时消耗18.00 mL FeSO4溶液。计算样品中CoC2O4·2H2O的质量分数,并写出计算过程
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解题方法
7 . 利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备FeCO3的实验流程如下。已知煅烧过程中FeS2和Cu2O转化为Fe2O3和CuO。(1)“还原”步骤除发生铁与的反应外,还发生反应的离子方程式 有___________ 、___________ 。
(2)检验Fe3+是否完全被还原的实验操作是___________ 。
(3)FeSO4溶液浓度的测定。取制得的FeSO4溶液25.00mL,置于锥形瓶中,加入一定量的酸溶液,用0.1000mol/L的KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4标准溶液19.50mL。计算FeSO4溶液的物质的是浓度___________ 。(写出计算过程)
(4)制备 FeCO3.写出“沉铁”步骤发生反应的离子方程式 :___________ 。
(2)检验Fe3+是否完全被还原的实验操作是
(3)FeSO4溶液浓度的测定。取制得的FeSO4溶液25.00mL,置于锥形瓶中,加入一定量的酸溶液,用0.1000mol/L的KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4标准溶液19.50mL。计算FeSO4溶液的物质的是浓度
(4)制备 FeCO3.写出“沉铁”步骤发生反应的
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8 . 氰化氢(HCN,一元弱酸,易挥发)主要应用于电镀、采矿、药物合成等工业生产。HCN,CN-能抑制人体组织细胞内酶的活性,不能直接排放到环境中。
(1)Na2S2O3在临床上常用于氰化物的解毒剂。解毒的原理是将CN-转化为SCN-和。验证该转化过程中生成SCN-的实验方法是:向NaCN溶液中加入过量的Na2S2O3的溶液,充分反应后,取少量反应后的溶液于试管中,加入足量稀盐酸酸化,___________ 。
(2)Cu2+可催化过氧化氢氧化废水中的CN-。
①反应不能在酸性条件下进行,原因是___________ 。
②在含氰废水总景、过氧化氢用量和溶液pH一定的情况下,反应相同时间,测得CN-的氧化去除率随c(Cu2+)的变化与如图所示。c(Cu2+)超过90mg·L-1时,CN-的氧化去除率有所下降,原因是___________ 。(3)通过电激发产生HO·(从分子式上看由OH-失去一个电子形成)和OH·可处理废水中的CN-,使其转化为N2和,其反应的离子方程式为___________ 。
(4)在铜镍为催化剂(Cu、CuO为活性组分,Cu的催化活性效果更好)的条件下,可利用反应:HCN(g)+H2O(g)NH3(g)+CO(g) △H>0
除去废气中的HCN。将含相同比例的HCN(g)、H2O(g)、CO(g)[或N2(g)]混合气体分别通过催化剂,反应相同的时间,测得HCN(g)的去除率随温度变化如图所示。200℃时含CO的混合气体中HCN(g)的去除率较高,而400℃时含CO的混合气体中HCN(g)的去除率较低。其原因是___________ 。
(1)Na2S2O3在临床上常用于氰化物的解毒剂。解毒的原理是将CN-转化为SCN-和。验证该转化过程中生成SCN-的实验方法是:向NaCN溶液中加入过量的Na2S2O3的溶液,充分反应后,取少量反应后的溶液于试管中,加入足量稀盐酸酸化,
(2)Cu2+可催化过氧化氢氧化废水中的CN-。
①反应不能在酸性条件下进行,原因是
②在含氰废水总景、过氧化氢用量和溶液pH一定的情况下,反应相同时间,测得CN-的氧化去除率随c(Cu2+)的变化与如图所示。c(Cu2+)超过90mg·L-1时,CN-的氧化去除率有所下降,原因是
(4)在铜镍为催化剂(Cu、CuO为活性组分,Cu的催化活性效果更好)的条件下,可利用反应:HCN(g)+H2O(g)NH3(g)+CO(g) △H>0
除去废气中的HCN。将含相同比例的HCN(g)、H2O(g)、CO(g)[或N2(g)]混合气体分别通过催化剂,反应相同的时间,测得HCN(g)的去除率随温度变化如图所示。200℃时含CO的混合气体中HCN(g)的去除率较高,而400℃时含CO的混合气体中HCN(g)的去除率较低。其原因是
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9 . V2O5(五氧化二钒)可作化学工业中的催化剂。为回收利用含钒催化剂,研制了一种利用废催化剂(含有V2O5、VOSO4、不溶性硅酸盐)回收V2O5的新工艺流程如下:已知:①V2O5具有强氧化性
②部分含钒物质常温下在水中的溶解性如表所示:
③+2OH-+H2O
回答下列问题:
(1)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应生成VOSO4的化学方程式为___________ 。
(2)在第Ⅱ步中需要加入氨水,请结合+2OH-+H2O,用平衡移动原理解释加入氨水的作用为___________ 。
(3)需在流动空气中加热NH4VO3的原因可能是___________ 。
(4)将0.250g产品溶于强碱溶液中,加热煮沸,调节pH为8~8.5,向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液(过量),溶液中的还原产物为V3+离子,滴加指示剂,用0.250mol/LNa2S2O3溶液滴定,达到终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL,则该产品的纯度为___________ (保留4位有效数字)。(已知:I2+2 Na2S2O3= Na2S4O6+2NaI,写出计算过程)
②部分含钒物质常温下在水中的溶解性如表所示:
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
回答下列问题:
(1)在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应生成VOSO4的化学方程式为
(2)在第Ⅱ步中需要加入氨水,请结合+2OH-+H2O,用平衡移动原理解释加入氨水的作用为
(3)需在流动空气中加热NH4VO3的原因可能是
(4)将0.250g产品溶于强碱溶液中,加热煮沸,调节pH为8~8.5,向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液(过量),溶液中的还原产物为V3+离子,滴加指示剂,用0.250mol/LNa2S2O3溶液滴定,达到终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL,则该产品的纯度为
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10 . 钼(Mo)及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和形式存在,从镍钼矿中分离钼,并得到的一种工艺流程如下:回答下列问题:
(1)元素的基态原子核外电子排布式为_______ 。
(2)“焙烧”中生成的化学方程式为_______ 。
(3)实验用量与理论用量的比值为1.0、1.1、1.2、1.3时,的浸出率和残留浓度的变化如图所示,则的最佳用量比为_______ ,结合图1中信息说明理由:_______ 。(4)、的溶解度曲线如图所示,为充分分离,工艺流程中的“操作X”应为_______ (填标号)。A.蒸发结晶 B.低温结晶
(5)锂化二硫化钼纳米片可用于高性能锂硫电池,其工作原理为:,放电时负极的电极反应式为_______ 。
(1)元素的基态原子核外电子排布式为
(2)“焙烧”中生成的化学方程式为
(3)实验用量与理论用量的比值为1.0、1.1、1.2、1.3时,的浸出率和残留浓度的变化如图所示,则的最佳用量比为
(5)锂化二硫化钼纳米片可用于高性能锂硫电池,其工作原理为:,放电时负极的电极反应式为
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