Question

【题目】我国核电技术居于世界前列。从铀矿石中提取核燃料的过程中，UO3可用酸性浸出剂或碱性浸出剂转化成铀氧基离子UO22+的化合物。

（1）写出硫酸酸浸时的化学方程式__________________________，为了提高浸出率，可采取的措施是__________________（写两条）。

（2）MnO2的作用是在酸性条件下将Fe3+氧化UO2形成的Fe2+迅速氧化成Fe3+，使Fe3+继续氧化UO2。写出这两步的离子方程式__________________，__________________。当溶液中Fe3+的浓度达到1~2g/L时就能有效地溶解UO2，此时Fe3+的物质的量浓度范围相当于______________。

（3）UO3用碳酸钠溶液碱法浸取时生成[UO2(CO3)3]4-离子，写出该浸出化学反应方程式_________________________________。

（4）已知：HCN的电离常数Ka=4.9×10－10，H2S的电离常数Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.0×10-15，向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，反应的化学方程式为_________________________。在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去，向含Mn2+为0.0020 mol·L-1的废水中通入一定量的H2S气体，调节溶液的pH=a，当HS-浓度为1.0×10-4 mol·L―1时，Mn2+开始沉淀，则a=__________。[已知：Ksp(MnS)=1.4×10-15]

Answer 1

【答案】 UO3+H2SO4==UO2SO4+ H2O 搅拌、适当提高温度、适当增大酸的浓度等 MnO2+2Fe2++4 H+== Mn2++2Fe3++2H2O 2Fe3++UO2== 2Fe2++ UO22+ 0.018~0.036mol/L UO3+3Na2CO3+ H2O==Na4 [UO2(CO3)3]+2NaOH NaCN+H2S=HCN+NaHS 6

【解析】（1）可用酸性浸出剂硫酸把UO3转化成铀氧基离子UO22+的化合物，所以硫酸酸浸出时的化学方程式为：UO3+H2SO4==UO2SO4+ H2O。根据加快化学反应速率的因素进行解答。为了提高浸出率，可采取的措施是搅拌、适当提高温度、适当增大酸的浓度等方法。

（2）MnO2的作用是在酸性条件下将Fe2+氧化成Fe3+，其反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4 H+= Mn2++2Fe3++2H2O，生成的Fe3+又将UO2氧化形成UO22+，其反应的离子方程式为：2Fe3++UO2=2Fe2++ UO22+。当溶液中Fe3+的浓度达到1~2g/L时就能有效地溶解UO2，Fe3+的浓度分别为 1g/56g.L-1=0.018mol.L-1, 2g/56g.L-1=0.036mol.L-1.所以此时Fe3+的物质的量浓度范围相当于0.018~0.036mol/L。答案： MnO2+2Fe2++4 H+== Mn2++2Fe3++2H2O 2Fe3++UO2== 2Fe2++ UO22+ 0.018~0.036mol/L

（3）UO3用碳酸钠溶液碱法浸取时生成[UO2(CO3)3]4-离子，其浸出的化学反应方程式为：UO3+3Na2CO3+ H2O==Na4 [UO2(CO3)3]+2NaOH 。

（4）因为HCN的电离常数Ka=4.9×10－10，H2S的电离常数Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.0×10-15，所以向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，反应的化学方程式为NaCN+H2S=HCN+NaHS。因为MnS = Mn2++S2- Ksp(MnS)=1.4×10-15 所以当Mn2+为0.0020 mol·L-1开始沉淀时c(S2-)=7×10-13，根据Ka2=7.0×10-15，HS-浓度为1.0×10-4 mol·L―1时，c(H+)=1.0×10-6 mol·L―1

所以PH=-lgc(H+)=- lg1.0×10-6=6.。答案：NaCN+H2S=HCN+NaHS 6