Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al3+ | |
pH(開始沉淀) | 1.9 | 7.15 | -0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
分析 該工藝流程為:廢料加入氫氧化鈉溶液堿浸,得到鈷渣,加入鹽酸溶解后發(fā)生氧化還原反應(yīng),氧化鈷氧化氯離子為氯氣,過濾得到酸溶的溶液加入碳酸鈉溶液和NaF溶液凈化,除去鋰離子和鐵離子,在濾液中加入碳酸鈉溶液沉淀鈷離子為碳酸鈷沉淀,加入鹽酸和草酸銨溶液得到草酸鈷晶體,高溫分解得到氧化鈷;
(1)步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣;
(2)Co2O3與鹽酸反應(yīng)生成Cl2,依據(jù)得失電子守恒結(jié)合原子個數(shù)守恒寫成反應(yīng)的離子方程式;
(3)依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析判斷加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液PH,沉淀鐵離子和鋰離子,但不能沉淀鈷離子;
(4)NaF與溶液中的Li+形成LiF沉淀,防止鋰離子結(jié)合碳酸根離子形成碳酸鋰沉淀;
(5)210℃~290℃過程中是CoC2O4發(fā)生的反應(yīng),210℃~290℃過程中產(chǎn)生的氣體只有CO2 ,依據(jù)元素守恒得到生成CO2物質(zhì)的量為0.06mol,質(zhì)量=0.06mol×44g/mol=2.64g,氣體質(zhì)量共計減小=4.41g-2.41g=2g,說明不是分解反應(yīng),參加反應(yīng)的還有氧氣,則反應(yīng)的氧氣質(zhì)量=2.64g-2g=0.64g,O2物質(zhì)的量=$\frac{0.064g}{32g/mol}$=0.02mol,依據(jù)原子守恒配平書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式;
(6)LiCoO2中鋰元素化合價為+1價,則依據(jù)放電反應(yīng)分析判斷,LixC中鋰元素化合價為0價,由鋰離子電池的總反方程式可知C+LiCoO2→LixC+Li1-xCoO2為充電過程即為電解池,則鋰硫電池給鋰離子電池充電,LiCoO2為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng).
解答 解:(1)步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,反應(yīng)的離子方程式:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
故答案為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)Co2O3與鹽酸反應(yīng)生成Cl2,反應(yīng)中鈷元素化合價降低為+2價.氯元素化合價-1價變化為0價,依據(jù)得失電子守恒可知Co2O3的系數(shù)為1,Cl-的系數(shù)為2,結(jié)合原子個數(shù)守恒,反應(yīng)的離子方程式:Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O;
故答案為:Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O;
(3)依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析判斷加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液PH,沉淀鐵離子和鋰離子,但不能沉淀鈷離子,步驟Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH,應(yīng)使溶液的pH不超過7.15,廢渣中的主要成分為LiF和Fe(OH)3;
故答案為:7.15; LiF,F(xiàn)e(OH)3;
(4)NaF與溶液中的Li+形成LiF沉淀,此反應(yīng)對步驟Ⅳ所起的作用是,降低溶液中Li+濃度,避免步驟Ⅳ中產(chǎn)生Li2CO3沉淀;
故答案為:降低溶液中Li+濃度,避免步驟Ⅳ中產(chǎn)生Li2CO3沉淀;
(5)210℃~290℃過程中是CoC2O4發(fā)生的反應(yīng),產(chǎn)生的氣體只有CO2 ,依據(jù)元素守恒得到生成CO2物質(zhì)的量為0.06mol,質(zhì)量=0.06mol×44g/mol=2.64g,氣體質(zhì)量共計減小=4.41g-2.41g=2g,說明說明有氣體參加反應(yīng)應(yīng)為氧氣,則反應(yīng)的氧氣質(zhì)量=2.64g-2g=0.64g,O2物質(zhì)的量=$\frac{0.064g}{32g/mol}$=0.02mol,則:
n(CoC2O4):n(O2):n(CO2)=0.03:0.02:0.06=3:2:6,
方程式計量系數(shù)之比等于轉(zhuǎn)化量之比,所以該反應(yīng)的方程式為:3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;210-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2;
故答案為:3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;210-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2;
(6)LiCoO2中鋰元素化合價為+1價,則依據(jù)放電為原電池反應(yīng),鋰元素化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)分析判斷,LixC中鋰元素化合價為0價,是鋰單質(zhì)鑲嵌在碳中做原電池負(fù)極,由鋰離子電池的總反方程式可知C+LiCoO2→LixC+Li1-xCoO2為充電過程即為電解池,則鋰硫電池給鋰離子電池充電,LiCoO2為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2 +xLi+,C為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng):C+xe-+xLi+=LixC,
故答案為:0;LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+.
點評 本題通過從某工業(yè)廢料中回收鈷的工藝流程考查了化學(xué)方程式、離子方程式書寫,確各個階段固體成分及先后分解生成物成分是解本題關(guān)鍵,題目難度中等.
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | (10-8+10-10)mol/L | B. | (10-4+10-6)mol/L | C. | (10-8+10-9)mol/L | D. | 2×10-10mol/L |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | d極為陰極 | |
B. | 放電時鉛蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:PbO2+4H++SO42-+4e-=PbSO4+2H2O | |
C. | 若四個電極材料均為石墨,當(dāng)析出6.4gCu時,消耗H2SO40.2mol | |
D. | 甲池中陽離子向b極移動 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 13C與14C | B. | CH3CH2OH與CH3COOH | ||
C. | 甲烷與丙烷 | D. | CH3CH2CH2CH3與CH3CH2CH3 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 等質(zhì)量的硫蒸氣和硫黃固體分別完全燃燒,前者放出的熱量多 | |
B. | a℃、b kPa下,將0.5 mol O2和1.5 mol H2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成H2O(g),放熱c kJ,其熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-2c kJ•mol-1 | |
C. | 由N2O 4(g)?2NO2(g)△H=-56.9 kJ•mol-1,可知將1mol N2O4(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)后放出熱量為56.9kJ | |
D. | 稀硫酸溶液與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為57.3 kJ•mol-1,則稀醋酸溶液與稀NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 1 mol HCl所具有的總能量高于1 mol H2所具有的總能量 | |
B. | 1 mol H2和1 mol Cl2所具有的總能量高于2 mol HCl所具有的總能量 | |
C. | 斷開1 mol H-H鍵和1 mol Cl-Cl鍵所吸收的總能量大于形成1mol H-Cl鍵所放出的能量 | |
D. | 該反應(yīng)中,化學(xué)能只轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?/td> |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 石油的需求量 | B. | 合成纖維 | C. | 石油的產(chǎn)量 | D. | 乙烯的產(chǎn)量 |
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