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廢棄的鋰離子電池中含有多種金屬元素,需回收處理。檸檬酸因具有酸性和較好的絡(luò)合性,可用于浸出金屬離子并得到檸檬酸浸出液。如圖是某小組研究從檸檬酸浸出液中分離出銅并制備堿式碳酸銅[xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O]的制備流程。
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(1)在“調(diào)pH分離銅”的步驟中,理論上銅離子完全沉淀時(shí)pH為6.67,本實(shí)驗(yàn)中測得pH=8時(shí)銅的沉淀率僅為7.2%,遠(yuǎn)小于理論分析結(jié)果,可能的原因?yàn)?
銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少
銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少
。
(2)在“還原法沉銅”的步驟中,利用抗壞血酸(C6H8O6)能有效的將Cu(Ⅱ)還原成金屬Cu??箟难幔–6H8O6)易被氧化為脫氫抗壞血酸(C6H6O6);且受熱易分解。
①抗壞血酸還原Cu(OH)2的離子方程式為:
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
。
②某實(shí)驗(yàn)小組研究了相同條件下溫度對(duì)Cu沉淀率的影響。從圖1可以看出,隨著溫度的升高,相同時(shí)間內(nèi)Cu的沉淀率先逐漸增加,在80℃時(shí)達(dá)到最高點(diǎn),后略有下降,下降可能的原因是
當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱
當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱
。
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(3)將所得銅粉制備為CuSO4溶液后再制備堿式碳酸銅。已知堿式碳酸銅的產(chǎn)率隨起始n(Na2CO3)與n(CuSO4)的比值和溶液pH的關(guān)系如圖2所示。
①補(bǔ)充完整由0.5mol/LCuSO4溶液制取堿式碳酸鋼的實(shí)驗(yàn)方案:向燒杯中加入30mL0.5mol/LNa2CO3溶液,將燒杯置于70℃的水浴中,
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成
,低溫烘干,得到堿式碳酸銅。(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑或儀器:0.1mol/LBaCl2溶液、0.1mol/LNaOH溶液、0.1mol/L鹽酸、pH計(jì))
②實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),若反應(yīng)時(shí)溶液pH過大,所得堿式碳酸銅的產(chǎn)率偏低,但產(chǎn)品中Cu元素含量偏大,原因是
pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅
pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅
。
③稱取9.55g堿式碳酸銅[xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O]產(chǎn)品,通入氫氣充分加熱反應(yīng)后,得到4.8g固體殘留物,同時(shí)生成2.2g二氧化碳和2.7g水。則該產(chǎn)品的化學(xué)式為
2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O
2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O
。
【答案】銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少;Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu;當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱;邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成;pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅;2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:69引用:3難度:0.4
相似題
  • 1.高品質(zhì)MnO2可用于生產(chǎn)鋰離子電池正極材料錳酸鋰.以軟錳礦與黃鐵礦為主要原料采用“兩礦一步浸出法”制備高品質(zhì)MnO2的某工藝流程如圖所示:
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    已知:①軟錳礦與黃鐵礦的主要成分為MnO2、FeS2,還含少量FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì);
    ②該工藝條件下,相關(guān)金屬離子完全形成氫氧化物沉淀的pH如下:
    金屬離子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+ Al3+
    開始沉淀pH 6.9 1.9 6.6 9.1 3.4
    沉淀完全(c=1.0×10-5mol?L-1)的pH 8.3 3.2 10.1 10.9 4.7
    回答下列問題:
    (1)“配礦”過程中,將軟錳礦與黃鐵礦粉碎混勻的目的是
     

    (2)“酸浸”操作中需先后分批加入H2SO4、H2O2.加入H2SO4后發(fā)生酸浸過程的主要反應(yīng)離子方程式為2FeS2+3MnO2+12H+═2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O,2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O.
    ①已知濾渣1的主要成分為S、SiO2等,其附著在礦粉顆粒表面使上述反應(yīng)受阻,此時(shí)加入H2O2,利用其迅速分解產(chǎn)生的大量氣泡可破除該不利影響.分析導(dǎo)致H2O2迅速分解的因素是
     

    ②礦粉顆粒表面附著物被破除后,H2O2可繼續(xù)與MnO2在酸性條件下反應(yīng),產(chǎn)生更多Mn2+,并伴有氣體生成,該反應(yīng)的離子方程式是
     

    ③H2O2除上述作用外,還可以將溶液中未與MnO2反應(yīng)的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,其目的是:
     

    (3)“調(diào)pH”時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH范圍為4.7~6.0,此時(shí)“濾渣2”的主要成分為
     
    (填化學(xué)式).
    (4)“用NH4F除雜”時(shí),溶液體系中的Ca2+和Mg2+形成氟化物沉淀.若沉淀后上層清液中c(F-)=c(F2)=0.05mol/L,則
    c
    C
    a
    2
    +
    c
    M
    g
    2
    +
    =
     
    [已知Ksp(MgF2)=5.0×10-11,Ksp(CaF2)=2.5×10-9].
    發(fā)布:2024/9/22 3:0:20組卷:7引用:1難度:0.4
  • 2.某工廠采用如圖工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。
    菁優(yōu)網(wǎng)?
    已知:
    物質(zhì) Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
    Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
    回答下列問題:
    (1)用硫酸浸取鎳鈷礦時(shí),提高浸取速率的方法為
     
    (答出一條即可)。
    (2)“氧化”中,用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,Mn2+被H2SO5氧化為MnO2,該反應(yīng)的離子方程式為
     
    (H2SO5的電離第一步完全,第二步微弱)。
    (3)“氧化”中保持空氣通入速率不變,Mn(Ⅱ)氧化率與時(shí)間劑關(guān)系如圖。SO2體積分?jǐn)?shù)為
     
    時(shí),Mn(Ⅱ)氧化速率最大。
    (4)“沉鈷鎳”中得到的Co(Ⅱ)在空氣中可被氧化成CoO(OH),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     
    發(fā)布:2024/9/22 4:0:8組卷:10引用:1難度:0.5
  • 3.精制黑鎢礦的主要成分為FeWO4、MnWO4,同時(shí)還含有少量Si的化合物。工業(yè)上由黑鎢礦冶煉金屬鎢并獲取副產(chǎn)物的流程如圖:
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    已知:①燒結(jié)物的主要成分為Fe2O3、MnO2、Na2SiO3、Na2WO4
    ②上述流程中,鎢的化合價(jià)只在生成鎢單質(zhì)的反應(yīng)中發(fā)生改變;
    ③常溫下,鎢酸是難溶于水的弱酸。
    請(qǐng)回答下列問題:
    (1)為了提高黑鎢礦焙燒速率,可以采取的措施有
     
    (寫出一種即可),寫出在焙燒條件下與純堿、空氣反應(yīng)生成Fe2O3的化學(xué)方程式
     

    (2)從本題流程可以得出,同濃度的硅酸根離子比鎢酸根離子結(jié)合質(zhì)子能力
     
    (填“強(qiáng)”或“弱”)。
    (3)“操作1”用到的玻璃儀器除燒杯外還有
     
    ,若濾渣1用稀硫酸浸泡,則固體A主要成分的化學(xué)式為
     

    (4)寫出MnO2與硫酸、草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng)的離子方程式為
     
    。
    (5)工業(yè)“沉錳”過程中常選用NH4HCO3溶液作沉淀劑,若用碳酸鹽代替NH4HCO3溶液可能產(chǎn)生其它固體雜質(zhì),該雜質(zhì)可能為
     
    (填化學(xué)名稱)。
    發(fā)布:2024/9/22 6:0:8組卷:3引用:2難度:0.5
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