(5)根据流程加入SO2将CrO42-还原为Cr(OH)(H2O)5SO4,SO2被氧化成SO42-,反应可写成SO2 +CrO42-→Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-,S元素由+4价升至+6价,Cr元素的由+6价降至+3价,根据得失电子守恒配平为3SO2 +2CrO42-→2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-,结合原子守恒、电荷守恒和溶液呈碱性,写出离子方程式为: 2CrO42-+H2O+3SO2=2r(OH)(H2O)5SO4+SO42-+2OH-。
3.(广东省广州市2019届高三3月综合测试(一)理综化学试题)某废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂石墨和铝粉等。回收废旧锂电池中钴的工艺流程如下:
H2C2O4 Na2CO3溶液 盐酸 ↓ ↓ ↓ 废旧锂--→浸出--→浸出渣--→转化--→滤渣1--→酸溶--→滤液2--→电解--→钴 电池粉末↓ ↓ ↓ 滤液1 浸出液 滤渣2
已知:Ksp(CoC2O4)=2.5×10-9,Ksp(CoCO3)=1.5×10-13 回答下列问题:
(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3,“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中生成CoC2O4的化学方程式为 _______________________________________________,若H2C2O4用量过大,CoC2O4的产率反而会降低,原因是_________________________ ___________________________________________________________________________。 (2)“转化”中加入Na2CO3溶液发生反应的离子方程式为:
_______________________________________________________________________, 该反应进行的程度较大,试用平衡常数K解释原因 _____________________________ __________________________________________________________________________。 (3)“电解”时装置如图所示。阳极的电极反应式为__________________________________,电解后a室中的电解液可返回___________工序继续使用。
(4)某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为w,将m kg该废料进行回收利用,电解得到钴n kg,钴的回收率为____________________。
3.(广东省广州市2019届高三3月综合测试(一)理综化学试题) (1)2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑ ; CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co(HC2O4)2而溶解 (2)CoC2O4+CO32
-
CoCO3+ C2O42;
-
该反应的平衡常数K=1.67×104,反应正向进行的趋势很大 (3)2H2O-4e=O2↑+4H+;酸溶 (4)
98n
×100% 59mw
-
【详解】
(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3,“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。 “浸出”中LiCoO2与H2C2O4反应生成CoC2O4,同时生成二氧化碳,反应的化学方程式为2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑,若H2C2O4用量过大,CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co(HC2O4)2而溶解,CoC2O4的产率反而会降低;
(2)根据CoC2O4和CoCO3的溶度积,“转化”中加入Na2CO3溶液,将CoC2O4转化为CoCO3,发生反应的离子方程式为CoC2O4+CO32
-
CoCO3+ C2O42-,该反应的平衡常数
K=Ksp(CoC2O4)/Ksp(CoCO3)=2.5×10-9÷(1.5×10-13)=1.67×104,反应正向进行的趋势很大,故该反应进行的程度较大;
(3)“电解”时装置如图所示。连接正极的电极为阳极,阳极上水电离出的氢氧根离子失电子
-
产生氧气,电极反应式为2H2O-4e=O2↑+4H+,左室产生大量氢离子,氢离子通过阳离子
交换膜进入a室,a室得到酸,故电解后a室中的电解液可返回酸溶工序继续使用; (4)根据质量守恒进行求算,某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为w,将mkg该废料进98n
行回收利用,电解得到钴nkg,钴的回收率为 ×100%。
59mw【点睛】
本题考查工业流程、氧化还原反应、信息型方程式书写、沉淀的转化等,注意分析流程中各步的反应,掌握反应原理是解题关键。
4.(福建省厦门市2019届高三下学期第一次(3月)质量检查理综试题)黄钠铁钒渣主要含有Na2Fe6(SO4)4(OH)12、BaSO4、NiSO4、MgSO4、CaSO4、Al2(SO4)3等,利用其制备镍锌铁氧体工艺流程如下。
ZnSO4 无烟煤 H2SO4 氨水 NaF H2O2、NaOH ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 镍锌铁氧体黄钠铁钒渣--→焙烧--→酸浸--→调节pH=a--→净化--→水热合成--→ Ni1-xZnxFe2O4↓ ↓ ↓ 滤液 滤渣 滤渣 已知:①锌、铝两种元素化学性质相似;
②晶体完整度与晶体中Ni、Zn、Fe比例有关; ③常温下,相关物质的pKsp单如下表:
物质 MgF2 CaF2 Al(OH)3 Ni(OH)2 Zn(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 NiS
pKsp 8.2 10.2 32.34 14.7 16.93 10.74 37.4 15.1 21.6 (1)“焙烧”中无烟煤的作用为_________________________________________________。
(2)“调pH”时,a值可取___________(填标号)。
A.3.2 B.4.3 C.5.2 D.9.1
(3)若“净化”后的溶液中c(M2+)=1.0×10-3mol·L-1,则c(Ca2+)=___________ mol·L-1。
(4)“水热合成”发生反应的离子方程式为__________________________________________,滤液的主要成分为_______________________(填化学式)
(5)由右图可知,pH=8时“水热合成”所得镍锌铁氧体晶体的完整度最高,其原因是________
___________________________________________________________________________。
(6)“焙烧”会生成少量BaS,对该工艺造成的影响是_______________________________
____________________________________________________________________________。 4.(福建省厦门市2019届高三下学期第一次(3月)质量检查理综试题) (1)提供热量、还原剂 (2)C
(3)1.0×105mol·L1
(4)xZn2++(1-x)Ni2++2Fe2++6OH+H2O2 ?Ni(1-x)ZnxFe2O4↓+4H2O;Na2SO4 (5)pH<8,沉淀不完全,pH>8,Zn(OH)2沉淀溶解
(6)BaS与酸反应会生成H2S气体污染环境,生成NiS沉淀降低产率 【解析】 【分析】
根据工艺流程图分析每步过程发生的反应及滤渣和溶液的成分;根据Ksp计算溶液的酸碱性,分析沉淀溶解是否完全。 【详解】
(1)根据流程图中的反应原理,“焙烧”中无烟煤的作用为提供热量、还原剂, 故答案为:提供热量、还原剂;
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(2)调pH主要是除去Mg2+和Al3+,但Fe3+不能沉淀,根据氢氧化铁的pKsp计算得: pKsp=-lg[c(Fe3+)?c3(OH-)]=37.4,c(OH-)= 10-9.4,则a=5.6;
(3)根据MgF2和CaF2的pKsp计算得:由c(Mg2+)=1.0×10-3mol·L-1得,c(F-)=10-2.6mol/L,pKsp(CaF2)=-lg[c(Ca2+)?c2(F-)]=10.2,则c(Ca2+)=1.0×10-5mol·L-1; (4)根据题干信息,水热合成发生反应的离子方程式为: xZn2++(1-x)Ni2++2Fe2++6OH+H2O2 ?Ni(1-x)ZnxFe2O4↓+4H2O, 滤液的主要成分为Na2SO4;
(5)根据图示信息得:pH<8,沉淀不完全,pH>8,Zn(OH)2沉淀溶解;
(6)分析工艺流程知:BaS与酸反应会生成H2S气体污染环境,生成NiS沉淀降低产率。 M1906.(福建省龙海市第二中学2019届高三年下学期期初考试化学试题)氨法溶浸氧化锌烟灰制取高纯锌的工艺流程如图所示。溶浸后氧化锌烟灰中锌、铜、镉、砷元素分别以Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+、AsCl52的形式存在。
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氨水和NH4Cl H2O2 锌粉 ↓ ↓ ↓ 氧化锌烟灰--→溶浸--→浸出液--→氧化除杂--→还原除杂--→滤液--→电解--→高纯锌 ↓ ↓ ↓ 滤渣1 滤渣3 滤渣2
回答下列问题:
(1)Zn(NH3)42+中Zn的化合价为________,“溶浸”中ZnO发生反应的离子方程式为____________________________________________________________________。 (2)锌浸出率与温度的关系如图所示,分析30 ℃时锌浸出率最高的原因为:
____________________________________________________________________________。
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