题目内容

【题目】由一种含钴、铝、锂的电子元件废料(钴以Co2O3·CoO形式吸附在铝箔表面,少量锂混杂其中)回收氧化钴(CoO)的工艺流程如图:

1)“碱溶”阶段发生的主要反应的离子方程式为___

2)“浸出”阶段加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴,得到可溶性硫酸盐,则浸出钴的化学方程式为____。实际工业生产中不用盐酸浸出钴,除了盐酸的挥发性外,更重要的原因是____

3)“除杂”阶段将仍残留的微量Al3+Li+转化为铝锂渣(主要成分是LiFAl(OH)3),Na2CO3溶液的主要作用是___

4)“沉钴”阶段获得碳酸钴需控制溶液pH88.5,可能的原因是____

5CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2·6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的示意关系如图,B物质的化学式是___

【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2 4Co2O3CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O 盐酸可能会被氧化产生Cl2,污染环境 调节pH,促进铝离子水解产生氢氧化铝沉淀 pH过低不利于CoCO3沉淀完全,pH过高会产生Co(OH)2沉淀 CoCl2·H2O

【解析】

废料中加入氢氧化钠溶液铝转化为偏铝酸钠,将铝从废料中分离出来,过滤后得到含Co2O3·CoO的钴渣,再用硫酸溶解,同时加入硫代硫酸钠还原Co3,然后加入碳酸钠溶液调节pH利用NaF沉淀Li,过滤后向滤液中碳酸钠沉钴得到CoCO3沉淀,经过滤洗涤沉淀,最后将CoCO3进行加热分解可得CoO粉末,据此解答。

1)“碱溶”阶段铝溶解,发生的主要反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑。

2)“浸出”阶段加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴,得到可溶性硫酸盐,反应中硫代硫酸钠是还原剂,+3价钴得到电子,则浸出钴的化学方程式为4Co2O3CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O。实际工业生产中不用盐酸浸出钴,除了盐酸的挥发性外,更重要的原因是盐酸具有还原性,易被氧化为氯气而污染环境。

3)“除杂”阶段将仍残留的微量Al3+Li+转化为铝锂渣[主要成分是LiFAl(OH)3)],因此Na2CO3溶液的主要作用是调节pH,促进铝离子水解产生氢氧化铝沉淀。

4)由于pH过低不利于CoCO3沉淀完全,pH过高会产生Co(OH)2沉淀,因此“沉钴”阶段获得碳酸钴需控制溶液pH88.5

5476mgCoCl2·6H2O的物质的量是0.476g÷238g/mol0.002mol,其中水的质量是0.216g,根据图像可知固体质量由476mg变为332mg,质量减少144mg,这说明该阶段减少水的物质的量是0.144g÷18g/mol0.008mol,剩余水的物质的量是0.004mol,质量是0.072g,则A时对应物质的化学式为CoCl2·2H2OAB阶段固体质量减少332mg296mg36mg,则剩余水的质量是72mg36mg36mg,物质的量是0.002mol,因此B对应物质的化学式是CoCl2·H2O

练习册系列答案
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(1)已知C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) H=a kJ·mol-1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=b kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) H=c kJ·mol-1

C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反应热H=______

(2)NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。如下图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含量,从而确定烟气脱氮率(脱氮率即氮氧化物的转化率),反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g) H<0

以下说法正确的是______

A.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

B.使用第②种催化剂更有利于提高NOx的平衡转化率

C.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响

D.在交叉点A处,不管使用哪种催化剂,上述反应都未达平衡。

(3)工业合成尿素的反应如下:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l) H<0,在恒定温度下,将NH3CO221的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计),经20min达到平衡,各物质的浓度变化曲线如图所示。

①若保持平衡时的温度和压强不变,再向容器中充入3molCO2,则此时v(正)______v(逆)(填><=)。判断的理由是______

②若保持平衡时的温度和体积不变,25min时再向容器中充入2molNH31 mol CO2,在40min时重新达到平衡,请在图中画出25~50minNH3的浓度变化曲线。______

(4)用铝制作的快速放电铝离子二次电池的原理如右上图所示(EMI+为有机阳离子、电池工作时离子液体中微粒种类不变)。该电池放电时的负极反应方程式为____________

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