钴周期表第四周期第Ⅷ族元素,其化合物用途广泛,如:LiCoO2做锂电池的正极材料;草酸钴可用于指示剂和催化剂制备。
Ⅰ.(1)LiCoO2中钴元素的化合价为_______
(2)工业上将废锂电池的正极材料与过氧化氢溶液,稀硫酸混合加热,可得到CoSO4回收,反应的化学方程式为:______________;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是____________
Ⅱ.利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(3)浸出液中加NaClO3的目的是:______________.
(4)请用平衡移动原理说明加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀的原因:____________
(5)滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________
(6)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=___________。
煤的气化主要反应是煤中碳与水蒸气反应生成CO、H2等。回答下列问题:
(1)CO与H2分别与O2都可以设计成燃料电池。CO与O2设计成燃料电池(以熔融碳酸盐为电解质)负极的电极反应为:______________;
(2)在煤的气化获得的化工原料气中含有少量羰基硫(COS),能引起催化剂中毒、大气污染等。COS的电子式为___________;羰基硫与烧碱溶液反应生成水喝两种正盐的离子方程式为:__________;羰基硫的脱硫常用两种方法,其反应式分别为:
①氢解反应:COS(g) + H2(g) = H2S(g) + CO(g) ΔH1 =+7kJ/mol
②水解反应:COS(g) + H2O(g) = H2S(g) + CO2(g) ΔH2
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C=O(CO2) | C=O(COS) | C=S | H-S | H-O |
键能(kJ/mol) | 803 | 742 | 577 | 339 | 465 |
则ΔH2 =____________kJ/mol。
(3)脱硫处理后的CO和H2在催化剂作用下合成甲醇:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 =-90.14kJ/mol。该反应能自发的理由是_______
①一定温度下,在两个容积都为为VL的恒容莫比容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡:
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | a molCO2、3a molH2、 n molCH3OH(g)、n molH2O(g) |
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则n的取值范围为_____________;
②甲容器保持恒容,欲增大H2的平衡转化率,可采取的措施有:________(答两点即可)