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廢棄的鋰離子電池中含有多種金屬元素,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。如圖是某小組研究從檸檬酸浸出液中分離出銅并制備堿式碳酸銅[xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O]的制備流程。
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(1)在“調(diào)pH分離銅”的步驟中,理論上銅離子完全沉淀時(shí)pH為6.67,本實(shí)驗(yàn)中測得pH=8時(shí)銅的沉淀率僅為7.2%,遠(yuǎn)小于理論分析結(jié)果,可能的原因?yàn)?
銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少
銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少
。
(2)在“還原法沉銅”的步驟中,利用抗壞血酸(C6H8O6)能有效的將Cu(Ⅱ)還原成金屬Cu??箟难幔–6H8O6)易被氧化為脫氫抗壞血酸(C6H6O6);且受熱易分解。
①抗壞血酸還原Cu(OH)2的離子方程式為:
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
。
②某實(shí)驗(yàn)小組研究了相同條件下溫度對Cu沉淀率的影響。從圖1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,下降可能的原因是
當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱
當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱

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(3)將所得銅粉制備為CuSO4溶液后再制備堿式碳酸銅。已知堿式碳酸銅的產(chǎn)率隨起始n(Na2CO3)與n(CuSO4)的比值和溶液pH的關(guān)系如圖2所示。
①補(bǔ)充完整由0.5mol/LCuSO4溶液制取堿式碳酸鋼的實(shí)驗(yàn)方案:向燒杯中加入30mL0.5mol/LNa2CO3溶液,將燒杯置于70℃的水浴中,
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成
,低溫烘干,得到堿式碳酸銅。(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑或儀器:0.1mol/LBaCl2溶液、0.1mol/LNaOH溶液、0.1mol/L鹽酸、pH計(jì))
②實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),若反應(yīng)時(shí)溶液pH過大,所得堿式碳酸銅的產(chǎn)率偏低,但產(chǎn)品中Cu元素含量偏大,原因是
pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅
pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅
。
③稱取9.55g堿式碳酸銅[xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O]產(chǎn)品,通入氫氣充分加熱反應(yīng)后,得到4.8g固體殘留物,同時(shí)生成2.2g二氧化碳和2.7g水。則該產(chǎn)品的化學(xué)式為
2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O
2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O

【答案】銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物,使銅離子濃度減小,與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少;Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu;當(dāng)溫度超過80℃時(shí),抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱;邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測定溶液pH條件下,用0.1mol/LNaOH溶液或0.1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后,過濾,洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加0.1mol/LBaCl2溶液無沉淀生成;pH過大,生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅;2CuCO3?Cu(OH)2?2H2O
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:71引用:3難度:0.4
相似題
  • 1.四氧化三鈷(Co3O4)為典型半導(dǎo)體,具有成本低、來源廣、穩(wěn)定性好和催化活性高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于超級電容器、鋰離子電池、催化劑、氣體傳感器、壓敏陶瓷、磁性材料和顏料等領(lǐng)域。從工業(yè)鈷渣(含Co2O3、Fe2O3等)中提取Co3O4的工藝流程如圖所示。
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    回答下列問題:
    (1)在“溶解還原”時(shí),需要將鈷渣粉碎的目的是
     
    。已知Co3O4與Fe3O4相似,則其中鈷的化合價(jià)為
     
    價(jià)。
    (2)請寫出“溶解還原”過程中Co2O3轉(zhuǎn)化為Co2+的離子方程式:
     
    。
    (3)已知:“沉鈷”時(shí)用到(NH42C2O4溶液。(NH42C2O4溶液中,
    NH
    +
    4
    、C2
    O
    2
    -
    4
    、HC2
    O
    -
    4
    三種離子濃度由大到小的順序?yàn)?
     
    。
    (4)10g鈷渣經(jīng)上述過程后得到agCoC2O4固體,然后在坩堝中加熱“煅燒”至恒重后的剩余固體的質(zhì)量為bg。
    ①寫出CoC2O4固體在空氣中“煅燒”反應(yīng)的化學(xué)方程式:
     
    。
    ②若從鈷渣到CoC2O4(其中有95%的鈷元素來源于鈷渣)過程中,鈷元素的利用率為80%,且a-b=6,則agCoC2O4固體的物質(zhì)的量為
     
    mol,鈷渣中鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
     
    (保留三位有效數(shù)字)。

    發(fā)布:2024/11/5 8:0:2組卷:5引用:3難度:0.5
  • 2.LiCoO2(鈷酸鋰)是鋰離子電池的正極材料。以某海水為原料制備鈷酸鋰的一種流程如圖。菁優(yōu)網(wǎng)
    已知如下信息:
    ①該海水中含濃度較大的LiCl,含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。
    ②碳酸鋰的溶解度與溫度關(guān)系如圖所示。
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    ③常溫下,幾種難溶物質(zhì)的溶度積數(shù)據(jù)如表:
    物質(zhì) Li2CO3 MgCO3 CaCO3 MnCO3 Mg(OH)2
    Ksp 2.5×10-2 6.8×10-6 2.8×10-9 2.3×10-11 6.0×10-10
    請回答下列問題:
    (1)LiCoO2中鈷的化合價(jià)為
     
    ,濾渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3
     
    (填化學(xué)式)。
    (2)調(diào)pH=5的目的是
     

    (3)“沉鋰”包括過濾、洗滌等,宜用
     
    (填“熱水”或“冷水”)洗滌Li2CO3。加入純堿的量與鋰回收率的關(guān)系如表所示。
    序號 n(Na2CO3)/n(LiCl) 沉淀質(zhì)量/g 碳酸鋰含量/% 鋰回收率/%
    0.9:1 10.09 92.36 77.67
    1.0:1 10.97 90.19 82.46
    1.1:1 11.45 89.37 85.27
    1.2:1 12.14 84.82 85.45
    從生產(chǎn)成本考慮,宜選擇
     
    (填序號)方案投料。
    (4)“合成”中采用高溫條件,放出一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。寫出“合成”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
     
    。
    (5)若以甲烷燃料電池(稀H2SO4作電解質(zhì)溶液)為電源給鋰離子電池充電,則甲烷燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為
     
    。

    發(fā)布:2024/11/5 8:0:2組卷:7引用:1難度:0.6
  • 3.鎳酸鋰(LiNiO2)是一種具有潛力的鋰離子電池材料。以鎳催化劑廢渣(主要成分是Ni,含少量Zn、Fe、CaO、SiO2等雜質(zhì))為原料制備鎳酸鋰的流程如圖。
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    請回答下列問題:
    (1)LiNiO2中鎳的化合價(jià)為
     
    。
    (2)在實(shí)驗(yàn)室中,“萃取、分液”需要的儀器有
     
    (填字母)。
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    (3)如果加入足量次氯酸鈉溶液“除鐵”,則“除鐵”反應(yīng)的離子方程式為
     
    。
    (4)“除鈣”操作不能在玻璃儀器中進(jìn)行,其原因是
     
    。
    (5)有人認(rèn)為“除鈣”中可以用HF替代NH4F,則“除鈣”反應(yīng)Ca2+(aq)+2HF(aq)?CaF2(s)+2H+(aq)的平衡常數(shù)K=
     
    [已知:室溫下,HF的電離常數(shù)Ka=4.0×10-4,Ksp(CaF2)=1.6×10-10]。
    (6)“酸浸”中鎳浸出率與液固比(稀硫酸濃度一定時(shí)溶液體積與鎳渣質(zhì)量之比)的關(guān)系如圖1所示,最佳液固比為
     
    。當(dāng)液固比一定時(shí),鎳浸出率與溫度的關(guān)系如圖2所示,40℃之前,隨著溫度升高,鎳浸出率逐漸增大的主要原因是
     

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    (7)用3NiCO3?2Ni(OH)2?H2O制備鎳酸鋰的化學(xué)方程式為
     
    。

    發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5
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