【題目】

廢舊可充電電池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金屬元素，一種混合處理各種電池回收金屬的新工藝如下圖所示。

已知：Ⅰ．濾液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3) 62+等物質(zhì)。

Ⅱ．萃取和反萃取的反應(yīng)原理分別為:

Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3 ；NiR2+2H+Ni2+ +2HR

(1)為了加快浸取速率，可采取的措施為__________（任寫一條）。

(2)已知浸取過程中NH3和NH4+的物質(zhì)的量之和與Ni、Cd、Co浸取率的關(guān)系如表2所示。

表2 浸取過程中氨總量與各離子浸取率的關(guān)系

編號

n(NH3)+

n(NH4+)/mol

Ni浸取率/%

Cd浸取率/%

Co浸取率/%

①

2.6

97.2

88.6

98.1

②

3.5

86.0

98.8

86.7

③

4.8

98.4

98.8

94.9

④

5.6

97.7

85.1

96.8

⑤

9.8

95.6

84.1

96.1

則可采用的最佳實驗條件編號為_____。

(3)Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體單質(zhì)，該反應(yīng)的化學方程式______。

(4)操作①的名稱為_________、過濾、洗滌。

(5)向有機相中加入H2SO4能進行反萃取的原因為_______（結(jié)合平衡移動原理解釋）。

(6)將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀，并產(chǎn)生使紅色石蕊試紙變藍的氣體，該反應(yīng)的離子方程式為___。

(7)上述工藝流程中可能循環(huán)使用的物質(zhì)為______。

(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0×10-12，Ksp(NiCO3)=1.4×10-7。若向物質(zhì)的量濃度均為0.2mol/L的Cd2+和Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Cd2+恰好沉淀完全，即溶液中c(Cd2+)=1.0×10-5mol/L時，是否有NiCO3沉淀生成(填“是”或者“否”)____。

【答案】攪拌(適當升溫或增大浸取劑的濃度) ③ 2Co(OH)3 +6HCl=2CoCl2 +Cl2↑+6H2O 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 根據(jù)NiR2+2H+Ni2+ +2HR可知，加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向右移動 Cd(NH3)42+ +CO32-CdCO3↓ + 4NH3↑ NH3、有機萃取劑 否

【解析】

已知已預處理的電池粉末，經(jīng)過NH3和(NH4)2CO3水溶液的浸取后，得到的濾液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3)62+等物質(zhì)，在濾液①中通入空氣進行催化氧化，得到Co(OH)3沉淀和濾液②，從而將Co元素分離出來，Co(OH)3與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到CoCl2溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌得到CoCl26H2O晶體；在濾液②中加入有機萃取劑，發(fā)生反應(yīng)Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3，從而將Cd元素與Ni元素分離，水相中含有Cd(NH3)42+，將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀；在有機相中加入硫酸進行反萃取，發(fā)生反應(yīng)NiR2+2H+Ni2+ +2HR，得到NiSO4溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌得到NiSO46H2O晶體，據(jù)此分析解答。

(1)攪拌、適當升溫或增大浸取劑的濃度，均可加快浸取速率；

(2)通過表2中，浸取過程中氨總量與各離子浸取率的關(guān)系數(shù)據(jù)可知，當n(NH3)+n(NH4+)=4.8mol時，對Ni、Cd、Co浸取率都比較高，因此可采用的最佳實驗條件編號為③；

(3)Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)生成CoCl2溶液，由此可知Co元素表現(xiàn)了氧化性，則HCl表現(xiàn)還原性，產(chǎn)生的氣體單質(zhì)應(yīng)為Cl2，根據(jù)得失電子守恒，元素守恒可配平該反應(yīng)的化學方程式為2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O；

(4)CoCl2溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌得到CoCl26H2O晶體；

(5)根據(jù)以上分析可知，在有機相中加入硫酸進行反萃取，發(fā)生反應(yīng)NiR2+2H+Ni2+ +2HR，得到NiSO4溶液，從平衡移動原理的角度解釋，即根據(jù)NiR2+2H+Ni2+ +2HR可知，加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向右移動，從而得到NiSO4溶液；

(6)水相中含有Cd(NH3)42+、CO32-，將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀，并產(chǎn)生使紅色石蕊試紙變藍的氣體，則該氣體為NH3，則該反應(yīng)的離子方程式為Cd(NH3)42++CO32-CdCO3↓ +4NH3↑；

(7)由以上分析可知，上述工藝流程中可能循環(huán)使用的物質(zhì)為NH3、有機萃取劑；

(8)當Cd2+恰好沉淀完全時，溶液中，此時溶液中，Q(NiCO3)=c(Ni2+)c(CO32-)=0.1×1.0×10-7=1.0×10-8＜Ksp(NiCO3)，故沒有NiCO3沉淀生成。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】下列有關(guān)化學反應(yīng)與能量變化的說法正確的是

A. 如圖所示的化學反應(yīng)中，反應(yīng)物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和

B. 相同條件下，氫氣和氧氣反應(yīng)生成液態(tài)水比生成等量的氣態(tài)水放出的熱量少

C. 金剛石在一定條件下轉(zhuǎn)化成石墨能量變化如圖所示，熱反應(yīng)方程式可為:C(s金剛石) =C(s，石墨) H＝-(E2—E3)kJ·mol—1

D. 同溫同壓下，H2(g)+C12(g)==2HCl(g)能量變化如圖所示，在光照和點燃條件下的△H相同

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】金屬原子在二維空間里的放置有下圖所示的兩種方式,下列說法中正確的是( )

A.圖(a)為非密置層,配位數(shù)為6

B.圖(b)為密置層,配位數(shù)為4

C.圖(a)在三維空間里堆積可得六方密堆積和面心立方密堆積

D.圖(b)在三維空間里堆積僅得簡單立方堆積

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】“太陽水”電池裝置如圖所示，該電池由三個電極組成，其中 a 為TiO2電極，b 為Pt 電極，c 為 WO3 電極，電解質(zhì)溶液為 pH=3 的 Li2SO4-H2SO4 溶液。鋰離子交換膜將電池分為 A、B 兩個區(qū)，A 區(qū)與大氣相通，B 區(qū)為封閉體系并有 N2 保護。下列關(guān)于該電池的說法錯誤的是

A.若用導線連接a、c，則 a 為負極，該電極附近 pH 減小

B.若用導線連接 a、c，則 c 電極的電極反應(yīng)式為HxWO3-xe－=WO3+ xH+

C.若用導線連接 b、c，b 電極的電極反應(yīng)式為 O2+4H++4e－=2H2O

D.利用該裝置，可實現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)化

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】丙烯(C3H6)是石油化工行業(yè)重要的有機原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、二氯乙烯、異丙烯等產(chǎn)品。

(1)丙烷脫氫制備丙烯。由圖可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH=___kJ/mol。

①為了同時提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是___。

②目前在丙烷脫氫制丙烯時常加入適量的O2，讓其同時發(fā)生下列反應(yīng)：

2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH=-235kJ/mol，通入O2的目的是___。

(2)以C4H8和C2H4為原料發(fā)生烯烴歧化反應(yīng)C4H8+C2H42C3H6(g) ΔH>0。

①某溫度下，上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正=k正c(C4H8)c(C2H4)、逆反應(yīng)速率為v逆=k逆c2(C3H6)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，該反應(yīng)使用WO3/SiO2為催化劑，下列說法中正確的是___。

A.催化劑參與了歧化反應(yīng)，但不改變反應(yīng)歷程

B.催化劑使k正和k逆增大相同的倍數(shù)

C.催化劑降低了烯烴歧化反應(yīng)的活化能，增大了活化分子百分數(shù)

D.速率常數(shù)的大小與反應(yīng)歷程無關(guān)系

②已知t1min時達到平衡狀態(tài)，測得此時容器中n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol且平衡時C3H6的體積分數(shù)為25%。再往容器內(nèi)通入等物質(zhì)的量的C4H8和C2H4，在新平衡中C3H6的體積分數(shù)___25%。(填“>”、“<”、“=”)

(3)工業(yè)上可用丙烯加成法制備1，2—二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)，主要副產(chǎn)物為3—氯乙烯(CH2=CHCH2Cl)，反應(yīng)原理為

Ⅰ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g)

Ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)

一定溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I、Ⅱ，容器內(nèi)氣體的壓強隨時間的變化如下表所示。

①用單位時間內(nèi)氣體分壓的變化來表示反應(yīng)速率，即v=，則前120min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CH2ClCHClCH3)=___kPamin-1。

②該溫度下，若平衡時HCl的體積分數(shù)為12.5%，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=__kPa-1。(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，保留小數(shù)點后2位。)

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】如圖所示是探究某氣體化學性質(zhì)的實驗裝置，圖中B為活塞。如先打開B，在A處通入干燥氯氣，C中紅色布條顏色無變化；當關(guān)閉B時，C中紅色布條顏色褪去。則D瓶中盛有的溶液是（ ）

A.濃H2SO4B.飽和NaCl溶液

C.NaOH溶液D.NaBr溶液

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】鋰—磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2，可通過下列反應(yīng)制備：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O

（1）寫出基態(tài)Cu2+的核外電子排布式：___。與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有___（填元素符號），上述方程式中涉及到的N、O元素第一電離能由小到大的順序為 ___。

（2）PO43－ 的空間構(gòu)型是____。

（3）與NH3互為等電子體的分子、離子有___、 __(各舉一例)。

（4）氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖，碳原子的雜化方式為___。

（5）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu(CN)4] 2-，則1molCN－中含有的π鍵的數(shù)目為____。

（6）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如右圖所示。則該化合物的化學式為____。

（7）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為127.8pm，列式計算晶體銅的密度____。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】實驗室常用熱的氫氧化鈉溶液洗去試管內(nèi)壁沾有的硫單質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)6NaOH＋3S2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。關(guān)于該反應(yīng)的說法不正確的是(　　)

A. 硫既是氧化劑又是還原劑 B. 硫化鈉是還原產(chǎn)物

C. 硫既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性 D. 消耗3 mol 硫，轉(zhuǎn)移電子6 mol

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】以冶銅工廠預處理過的污泥渣(主要成分為 CuO 和 Cu)為原料制備 CuSO45H2O 晶體的流程如下 ：

已知：①CuO在氨水作用下可以生成 Cu(NH3)4(OH)2

②CuSO45 H2O 加熱到 4 5℃時開始失水。

請回答:

(1)步驟 l 中，空氣的主要作用是____。

(2)下列關(guān)于步驟II說法不正確的是____。

A.操作 1 可選擇傾析法過濾， 玻璃棒的作用是： 先攪拌， 再引流

B.操作 1 應(yīng)趁熱過濾， 要防止液體 1 中的溶質(zhì)因冷卻而析出

C.操作 1 為抽濾，在加入需抽濾的物質(zhì)時，用玻璃棒引流液體， 玻璃棒底端需緊貼在濾紙上

D.抽濾時，布氏漏斗的底部斜口面需正對抽濾瓶的抽氣口處， 是為了提高抽濾的速率

(3)液體 1 通過步驟 III 與步驟IV可得到CuSO45 H2O 晶體 。

①蒸氨過程的生成物均是由兩種元素組成的化合物， 則除氨外其余產(chǎn)物的化學式為_____。

②步驟IV中包含多步操作， 將下列步驟按正確的步驟排序(必要時步驟可重復選)。_____→得到固體物質(zhì)→ ____ →將液體放于蒸發(fā)皿中加熱→ ____→_____→_____→_____ →得到晶體

a.過濾 b.用玻璃棒不斷攪拌溶液 c.用足量稀硫酸溶解固體 d.停止加熱 e.至溶液表面析出晶膜

(4)步驟1中分別選用氨水、氨水－碳酸銨混合溶液氨浸時， 銅元素回收率隨溫度變化如圖所示。

①浸取液為氨水時，反應(yīng)溫度控制為 55℃，溫度過高銅元素回收率降低的原因是_______。

②浸取液為氨水一碳酸銨混合溶液時，銅元素回收率受溫度影響較小的原因可能是______。

(5)為了提高 CuSO4晶體的產(chǎn)率， 實驗室還采用以下方法： 將CuSO4 溶液轉(zhuǎn)移至蒸餾燒瓶中， 加入適量冰醋酸， 通過下圖所示的裝置獲取晶體。

①加入適量乙酸的目的是：_____。

②圖中接真空泵的作用是：______。

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