廢棄的鋰離子電池中含有大量Co、Ni、Mn、Cu、Al等金屬元素,需回收處理。檸檬酸因具有酸性和較好的絡(luò)合性,可用于浸出金屬離子并得到檸檬酸浸出液,下列是某小組研究從檸檬酸浸出液中去除銅的方法。
方法一:調(diào)pH去除銅
資料1:金屬離子沉淀的pH
Al(OH)3 | Cu(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 | |
開始沉淀pH | 3.53 | 4.91 | 6.88 | 7.40 | 8.14 |
沉淀完全pH | 4.89 | 6.67 | 8.87 | 9.39 | 10.14 |
6.67
6.67
去除溶液中銅離子。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)得不同pH下銅的沉淀率如表。
pH | 5 | 8 | 10 | 12 |
銅的沉淀率 | 2.3 | 7.2 | 9.8 | 12 |
檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀
檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀
。結(jié)論:不可以通過調(diào)pH去除銅。方法二:還原法去除銅
資料2:抗壞血酸(C6H8O6)具有較強(qiáng)的還原性,氧化后為脫氫抗壞血酸(C6H6O6);受熱易分解。
向檸檬酸浸出液中加入抗壞血酸能有效的將Cu2+還原成金屬Cu。某實(shí)驗(yàn)小組研究了相同條件下,pH、反應(yīng)時(shí)間和溫度分別對(duì)Cu沉淀率的影響。
(3)依據(jù)圖1和圖2,判斷沉淀銅選擇最佳pH為
6
6
,理由是 pH=6時(shí)銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對(duì)較少
pH=6時(shí)銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對(duì)較少
。(4)從圖3可以看出,隨著溫度的升高,相同時(shí)間內(nèi)Cu的沉淀率先逐漸增加,在80℃時(shí)達(dá)到最高點(diǎn),后略有下降。分析原因
溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱
溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱
。(5)由上述實(shí)驗(yàn)可知:抗壞血酸還原銅離子可能存在的路徑
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
,Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
。(用離子方程式表示)結(jié)論:可以通過還原法去除銅。
【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】6.67;檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀;6;pH=6時(shí)銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對(duì)較少;溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱;Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu;Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:24引用:1難度:0.5
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1.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(Fe主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液 B.KCl溶液 C.KSCN 溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡,通入空氣引起溶液pH降低的原因是
(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃,101kPa時(shí):
4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1480kJ/mol
FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%,將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì),按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:495引用:3難度:0.3 -
2.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O═15FeSO4+8H2SO4,不考慮其他反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是
(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料,已知25℃,101kPa時(shí):
4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1 648kJ?mol-1
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ?mol-1
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2═Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:28引用:2難度:0.5 -
3.四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體,用作電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料(含有少量CaO、MgO、Ca(OH)2等物質(zhì))制備Mn3O4的工藝流程如圖:
已知:①氧化時(shí)鼓入空氣使溶液的電位迅速上升;
②四氧化三錳中錳的化合價(jià)與四氧化三鐵中鐵的化合價(jià)類似。
回答下列問題:
(1)為提高“溶解”效率,可采取的措施有
(2)濾渣的主要成分是
(3)氧化時(shí),生成Mn3O4的離子方程式為
(4)向母液可加入
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.(NH4)2CO3
(5)通過對(duì)上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示
氧化時(shí)N2H4?H2O的作用是
(6)四氧化三錳的其他制法:
①熱還原法:
在甲烷氣體存在下,將Mn2O3還原成Mn3O4的化學(xué)方程式為
②電解法:
利用電解原理,制備四氧化三錳裝置如圖所示。(電極材料均為惰性電極,<代表電子流向)
電源正極為發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:14引用:1難度:0.6
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