题目内容

【题目】某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到Co2O3和锂盐。

已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解。

(1)“还原酸浸”过程中钴酸锂反应的离子方程式________________________________________;温度通常控制在40℃以下的原因是_______________________________________________。

(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是____________________,______________________。

(3)“除铜”所用试剂X为H2S,试写出该反应的离子方程式______________________________。

(4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:

①随n(C2O42-):N(Co2+)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因________________________________________________________________________。

②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是_________________________________________________________。

【答案】2LiCoO2 + H2O2 + 6H+ = 2Li+ + 2Co2+ + O2↑+ 4H2O 防止H2O2受热分解 将Fe2+氧化为Fe3+ 调节pH,促进水解除去Fe3+和Al3+ Cu2+ + H2S = CuS↓+2H+ 过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 它的溶解度随温度升高而逐渐增大

【解析】

(1)“还原酸浸”过程中+3价Co被H2O2还原为Co2+;H2O2在高温条件下易分解;

(2) NaClO把Fe2+氧化为Fe3+,Na2CO3可以调节pH,促进Fe3+、Al3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀。

(4)①CoC2O4·2H2O能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解;②CoC2O4·2H2O微溶于水,溶解度随温度升高而逐渐增大。

(1)“还原酸浸”过程中+3价Co被H2O2还原为Co2+,反应的离子方程式是2LiCoO2 + H2O2 + 6H+ = 2Li+ + 2Co2+ + O2↑+ 4H2O;H2O2在高温条件下易分解,温度通常控制在40℃以下可以防止H2O2受热分解;

(2) NaClO把Fe2+氧化为Fe3+,Na2CO3可以调节pH,促进Fe3+、Al3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀,反应的离子方程式是Cu2+ + H2S = CuS↓+2H+。

(4)①CoC2O4·2H2O能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解,所以随n(C2O42-):N(Co2+)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小;

②CoC2O4·2H2O微溶于水,溶解度随温度升高而逐渐增大,所以温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降。

练习册系列答案
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【题目】某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。

Ⅰ.配制0.50 mol/L NaOH溶液

(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体________g。

(2)配制过程中需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还需要有_________、___________。

Ⅱ.测定中和热的实验装置如下图所示。

(3)大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是________,从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器________。

(4)使用补全仪器后的装置进行实验,取50mL 0.25mol/L H2SO4溶液与50mL0.55 mol/L NaOH溶液在小烧杯中进行中和反应,实验数据如下表。

①请填写下表中的空白:

实验次数

起始温度t1/℃

终止温度
t2/℃

温度差平均值
(t2-t1)/℃

H2SO4

NaOH

平均值

1

26.2

26.0

26.1

29.5

_____℃

2

27.0

27.4

27.2

33.3

3

25.9

25.9

25.9

29.2

4

26.4

26.2

26.3

29.8

②通过计算可得中和热△H=___________(精确到小数点后一位)

③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是____。(填字母)

A.实验装置保温、隔热效果差

B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数

C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

(5)实验中若用60mL0.25mol·L-1H2SO4溶液跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量_____________(填“相等”、“不相等”),所求中和热___________(填“相等”、“不相等”);若用50mL0.50mol·L-1醋酸代替H2SO4溶液进行上述实验,测得反应前后温度的变化值会_________(填“偏大”、“偏小”、“不受影响”)。

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