题目内容

【题目】某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2,及一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由该矿石制Co2O3的部分工艺流程如图:

回答下列问题:

(1)“浸泡”过程中,钴(III)可转化为CoSO4,写出该转化的相关化学方程式:__。

(2)“除铜”若选用MnS,计算常温下该“除铜”反应的平衡常数K=__。[保留2位有效数字;已知常温下Ksp(MnS)=2.5×10–13,Ksp(CuS)=1.3×10–36]

(3)①步骤I中加入NaClO3与Fe2+反应的离子方程式为__。

②常温下,溶液中金属离子(Mn+)的pM[pM=–lgc(Mn+)]随溶液pH变化关系如图所示,设加入NaClO3后,溶液中的c(Co2+)为0.1molL-1,依据如图分析,步骤I中加入Na2CO3调整溶液pH范围为__。[当c(Mn+)≤10–6molL–1,即认为该金属离子沉淀完全]

(4)步骤II中加入足量NaF的目的是__。

(5)过滤出的CoC2O42H2O固体经洗涤后,证明固体已洗净的操作为__。

(6)若某工厂用m1kg该铜钴矿石制备了m2kgCo2O3,假设产率为a,则该矿石中钴元素的百分含量为__。

【答案】2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O 1.9×1023 ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 3~7.6(或3≤pH<7.6) 形成沉淀,除去溶液中钙、镁离子 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗净 %

【解析】

铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2,及一定量的Fe2O3、MgO和CaO等,由流程可知,加入过量稀硫酸和Na2SO3,可得Co2+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+,加入的Na2SO3主要是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+,加MnS可沉铜,然后加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+,加入Na2CO3调pH,可以使Fe3+沉淀,过滤后所得滤液主要含有Co2+、Mg2+、Ca2+,再用NaF溶液除去钙、镁离子,过滤后,向滤液中加入浓Na2CO3溶液转为CoCO3固体,溶于盐酸后加入草酸铵溶液得到草酸钴晶体,煅烧后制得Co2O3。

(1)“浸泡”过程中,钴(III)可转化为CoSO4,该转化的相关化学方程式:2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O。故答案为:2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O;

(2)“除铜”若选用MnS,发生MnS+Cu2+CuS+Mn2+,常温下该“除铜”反应的平衡常数K==1.9×1023,故答案为:1.9×1023;

(3)①步骤I中加入NaClO3与Fe2+反应,生成Cl-和Fe3+,离子方程式为ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O。故答案为:ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;

②设加入NaClO3后,溶液中的c(Co2+)为0.1molL-1,依据如图分析,pH>3时Fe3+完全沉淀,使CO2+不转化为沉淀,pH<7.6即可,步骤I中加入Na2CO3调整溶液pH范围为3~7.6(或3≤pH<7.6)。[当c(Mn+)≤10–6molL–1,即认为该金属离子沉淀完全]。故答案为:3~7.6(或3≤pH<7.6);

(4)步骤II中加入足量NaF的目的是形成沉淀,除去溶液中钙、镁离子。故答案为:形成沉淀,除去溶液中钙、镁离子;

(5)过滤出的CoC2O42H2O固体经洗涤后,检验洗涤液是否含有Cl-,证明固体已洗净的操作为:取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗净。故答案为:取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗净;

(6)若某工厂用m1kg该铜钴矿石制备了m2kg Co2O3,假设产率为a,设该矿石中钴元素的百分含量为x,由原子守恒可知m1kg×x×a×=m2kg,解得x=%。故答案为:%。

练习册系列答案
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【题目】环氧乙烷常用于一次性口罩生产过程中灭菌和新冠病毒的消杀,工业上常利用乙烯直接氧化法生产环氧乙烷(),发生的反应如下。

主反应Ⅰ:2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g) ΔH1=-210kJ·mol-1

副反应Ⅱ:CH2=CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1324kJ·mol-1

副反应Ⅲ:2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3

已知:环氧乙烷选择性是指乙烯进行反应Ⅰ生成环氧乙烷的优势。

(1)ΔH3=__kJ·mol-1。

(2)①图1是乙烯转化率、环氧乙烷选择性与流速关系的图象,图中随进料气的流速加快,乙烯的转化率下降,其可能原因是__。

②图2是乙烯转化率、环氧乙烷选择性与压强关系的图象,图中当反应体系的压强高于2.4MPa,环氧乙烷选择性下降,其可能原因是__。

(3)实验测得反应Ⅰ中,υ正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2),υ逆=K逆·x2(),(式中x为物质的量分数;K正、K逆为速率常数,只与温度有关)。

①若在1L的密闭容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g),在一定温度下只发生反应I,达到平衡时CH2=CH2的转化率为75%,则该反应平衡常数的值为__。

②若平衡后仅升高温度,则下列说法正确的是___。

A.x(CH2=CH2)增大,x()减小

B.K正与K逆的比值增大

C.υ正减小,υ逆增大

D.K正与K逆的比值减小

(4)将乙烯与饱和食盐水的电解产物反应,转化为氯乙醇[CH2(OH)CH2Cl],氯乙醇进一步反应生成环氧乙烷,其电解简易装置如图所示。

已知:CH2=CH2+H2O+Cl2→CH2(OH)CH2Cl+HCl

①a电极为__(选填“阴极”或“阳极”),其电极反应式为:__。

②b电极区域生成环氧乙烷的化学方程式为__。

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