一種從廢舊電池的正極材料(含鋁箔、LiCoO2、Fe2O3及少量不溶于酸、堿的導(dǎo)電劑)中回收多種金屬的工藝流程如圖甲所示:
已知:①黃鈉鐵礬晶體穩(wěn)定,顆粒大、易沉降。
②Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8,Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列問(wèn)題:
(1)堿溶:堿溶前,常使用丙酮浸泡正極材料,作用是 除去廢舊電池正極材料表面的油污除去廢舊電池正極材料表面的油污;從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮,可向堿溶后所得濾液中通入過(guò)量CO2,其目的是 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3(用化學(xué)方程式表示)。
(2)浸取時(shí)也可用鹽酸代替H2O2和H2SO4的混合溶液,但缺點(diǎn)是 HCl作還原劑,氧化產(chǎn)物為Cl2,Cl2有毒,污染環(huán)境HCl作還原劑,氧化產(chǎn)物為Cl2,Cl2有毒,污染環(huán)境。
(3)沉鐵:①沉鐵時(shí)采用的“黃鈉鐵礬法”與傳統(tǒng)的調(diào)pH的“氫氧化物沉淀法”相比,金屬離子的損失少,原因是 調(diào)節(jié)pH時(shí)Fe3+會(huì)生成氫氧化鐵膠體,會(huì)吸附溶液中的金屬離子調(diào)節(jié)pH時(shí)Fe3+會(huì)生成氫氧化鐵膠體,會(huì)吸附溶液中的金屬離子。
②控制不同的條件可以得到不同的沉淀,所得沉淀與溫度和pH的關(guān)系如圖乙所示(陰影部分表示黃鈉鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域),據(jù)圖,在25℃時(shí),調(diào)節(jié)溶液的pH=4,此時(shí)溶液中c(Fe3+)=2.64×10-9mol/L2.64×10-9mol/L,該溫度下,若要制得黃鈉鐵礬晶體需控制溶液的pH范圍為 cc(填序號(hào)){已知25℃,Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10-39}。
a.0~1
b.1~2.5
c.2.5~3.0
③稱取2.425g黃鈉鐵礬晶體[NaxFey(SO4)m(OH)n],加鹽酸完全溶解后,配制成100.00mL溶液;量取25.00mL溶液,加入過(guò)量的KI溶液,充分反應(yīng),消耗3.75×10-3molKI,另取25.00mL溶液,加入足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后,過(guò)濾、洗滌、干燥后得沉淀0.5825g。則沉鐵時(shí)反應(yīng)的離子方程式為 Na++3Fe3++2SO2-4+6H2O NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+Na++3Fe3++2SO2-4+6H2O NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+。
(4)沉鈷:沉鈷時(shí)使用飽和草酸銨溶液,與飽和草酸鈉溶液相比效果更好的原因是 草酸鈉溶液相比,飽和草酸銨溶液的堿性更弱,可以防止沉鈷時(shí)生成氫氧化鈷沉淀草酸鈉溶液相比,飽和草酸銨溶液的堿性更弱,可以防止沉鈷時(shí)生成氫氧化鈷沉淀。
(5)沉鋰:碳酸鋰溶解度隨溫度變化曲線如圖丙,“沉鋰”后得到碳酸鋰固體的實(shí)驗(yàn)操作為 趁熱過(guò)濾趁熱過(guò)濾。
S
O
2
-
4
S
O
2
-
4
【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用.
【答案】除去廢舊電池正極材料表面的油污;NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;HCl作還原劑,氧化產(chǎn)物為Cl2,Cl2有毒,污染環(huán)境;調(diào)節(jié)pH時(shí)Fe3+會(huì)生成氫氧化鐵膠體,會(huì)吸附溶液中的金屬離子;2.64×10-9mol/L;c;Na++3Fe3++2+6H2O NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+;草酸鈉溶液相比,飽和草酸銨溶液的堿性更弱,可以防止沉鈷時(shí)生成氫氧化鈷沉淀;趁熱過(guò)濾
S
O
2
-
4
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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(3)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
(4)煅燒A的反應(yīng)方程式是
(5)ag燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵bg。藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:30引用:1難度:0.5 -
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(1)焙燒時(shí)產(chǎn)生的主要有害氣體是
(2)若在空氣中“酸浸”時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是:
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
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