题目内容

【题目】

废旧可充电电池主要含有FeNiCdCo等金属元素,一种混合处理各种电池回收金属的新工艺如下图所示。

已知:.滤液①中含有Ni(NH3)62+Cd(NH3)42+Co(NH3) 62+等物质。

.萃取和反萃取的反应原理分别为:

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

(1)为了加快浸取速率,可采取的措施为__________(任写一条)。

(2)已知浸取过程中NH3NH4+的物质的量之和与NiCdCo浸取率的关系如表2所示。

2 浸取过程中氨总量与各离子浸取率的关系

编号

n(NH3)+

n(NH4+)/mol

Ni浸取率/%

Cd浸取率/%

Co浸取率/%

2.6

97.2

88.6

98.1

3.5

86.0

98.8

86.7

4.8

98.4

98.8

94.9

5.6

97.7

85.1

96.8

9.8

95.6

84.1

96.1

则可采用的最佳实验条件编号为_____

(3)Co(OH)3与盐酸反应产生气体单质,该反应的化学方程式______

(4)操作①的名称为_________、过滤、洗涤。

(5)向有机相中加入H2SO4能进行反萃取的原因为_______(结合平衡移动原理解释)。

(6)将水相加热并通入热水蒸气会生成CdCO3沉淀,并产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该反应的离子方程式为___

(7)上述工艺流程中可能循环使用的物质为______

(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0×10-12Ksp(NiCO3)=1.4×10-7。若向物质的量浓度均为0.2mol/LCd2+Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液(设溶液体积增加1),使Cd2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Cd2+)=1.0×10-5mol/L时,是否有NiCO3沉淀生成(或者”)____

【答案】搅拌(适当升温或增大浸取剂的浓度) 2Co(OH)3 +6HCl=2CoCl2 +Cl2↑+6H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 根据NiR2+2H+Ni2+ +2HR可知,加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向右移动 Cd(NH3)42+ +CO32-CdCO3 + 4NH3 NH3、有机萃取剂

【解析】

已知已预处理的电池粉末,经过NH3(NH4)2CO3水溶液的浸取后,得到的滤液①中含有Ni(NH3)62+Cd(NH3)42+Co(NH3)62+等物质,在滤液①中通入空气进行催化氧化,得到Co(OH)3沉淀和滤液②,从而将Co元素分离出来,Co(OH)3与盐酸发生氧化还原反应得到CoCl2溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到CoCl26H2O晶体;在滤液②中加入有机萃取剂,发生反应Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3,从而将Cd元素与Ni元素分离,水相中含有Cd(NH3)42+,将水相加热并通入热水蒸气会生成CdCO3沉淀;在有机相中加入硫酸进行反萃取,发生反应NiR2+2H+Ni2+ +2HR,得到NiSO4溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到NiSO46H2O晶体,据此分析解答。

(1)搅拌、适当升温或增大浸取剂的浓度,均可加快浸取速率;

(2)通过表2中,浸取过程中氨总量与各离子浸取率的关系数据可知,当n(NH3)+n(NH4+)=4.8mol时,对NiCdCo浸取率都比较高,因此可采用的最佳实验条件编号为③;

(3)Co(OH)3与盐酸反应生成CoCl2溶液,由此可知Co元素表现了氧化性,则HCl表现还原性,产生的气体单质应为Cl2,根据得失电子守恒,元素守恒可配平该反应的化学方程式为2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O

(4)CoCl2溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到CoCl26H2O晶体;

(5)根据以上分析可知,在有机相中加入硫酸进行反萃取,发生反应NiR2+2H+Ni2+ +2HR,得到NiSO4溶液,从平衡移动原理的角度解释,即根据NiR2+2H+Ni2+ +2HR可知,加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向右移动,从而得到NiSO4溶液;

(6)水相中含有Cd(NH3)42+CO32-,将水相加热并通入热水蒸气会生成CdCO3沉淀,并产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,则该气体为NH3,则该反应的离子方程式为Cd(NH3)42++CO32-CdCO3 +4NH3

(7)由以上分析可知,上述工艺流程中可能循环使用的物质为NH3、有机萃取剂;

(8)Cd2+恰好沉淀完全时,溶液中此时溶液中,Q(NiCO3)=c(Ni2+)c(CO32-)=0.1×1.0×10-7=1.0×10-8Ksp(NiCO3),故没有NiCO3沉淀生成。

练习册系列答案
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2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH=-235kJ/mol,通入O2的目的是___

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A.催化剂参与了歧化反应,但不改变反应历程

B.催化剂使kk增大相同的倍数

C.催化剂降低了烯烃歧化反应的活化能,增大了活化分子百分数

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请回答:

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(2)下列关于步骤II说法不正确的是____

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B.操作 1 应趁热过滤, 要防止液体 1 中的溶质因冷却而析出

C.操作 1 为抽滤,在加入需抽滤的物质时,用玻璃棒引流液体, 玻璃棒底端需紧贴在滤纸上

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②步骤IV中包含多步操作, 将下列步骤按正确的步骤排序(必要时步骤可重复选)_____得到固体物质____将液体放于蒸发皿中加热___________________得到晶体

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(4)步骤1中分别选用氨水、氨水-碳酸铵混合溶液氨浸时, 铜元素回收率随温度变化如图所示。

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②浸取液为氨水一碳酸铵混合溶液时,铜元素回收率受温度影响较小的原因可能是______

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①加入适量乙酸的目的是:_____

②图中接真空泵的作用是:______

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