水鈷礦中除SiO2外,還有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO。從中提取鈷的主要工藝流程如下:

(1)在一定濃度的H2SO4溶液中,鈷的浸出率隨時間、溫度的變化如圖所示?紤]生產(chǎn)成本和效率,最佳的浸出時間為       小時,最佳的浸出溫度為     ℃。

(2)請配平下列除鐵的化學(xué)方程式:
Fe2(SO4)3+   H2O+   Na2CO3=   Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+   Na2SO4+   CO2
(3)“除鈣、鎂”的原理反應(yīng)為:MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4 ;CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4
已知Ksp(CaF2)=1.11×10-10,Ksp(MgF2)=7.40×10-11,加入過量NaF溶液反應(yīng)完全后過濾,則濾液中       。
(4)“沉淀”中含雜質(zhì)離子主要有SO42、F         ;“操作X”包括             
(5)某鋰離子電池正極是LiCoO2,含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。充電時,Li還原為Li,并以原子形式嵌入電池負極材料碳-6(C6)中(如圖所示)。電池反應(yīng)為LiCoO2+C6 CoO2+LiC6,寫出該電池放電時的正極反應(yīng)式                          。
(16分)(1)12(2分),90(2分)
(2)3,6,6,1,5,6(2分)
3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6 (SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2
(3)1.5(3分)
(4)NH4(1分)、Na(1分);洗滌(1分)、干燥(1分)
(5)CoO2 + Li + e=LiCoO2(3分)

試題分析:(1)讀圖可知,升高溫度,鈷的浸出率逐漸增大,因此60℃時生產(chǎn)效率太低,90℃時的生產(chǎn)效率與120℃時的生產(chǎn)效率相差不明顯,但是120℃時生產(chǎn)成本遠遠大于90℃時生產(chǎn)成本;因此最佳浸出溫度為90℃,而最佳浸出時間為12h;(2)觀察可知,該反應(yīng)不涉及氧化還原反應(yīng),可以用設(shè)1法配平;設(shè)Na2Fe6(SO4)4(OH)12的系數(shù)為1,根據(jù)鐵原子守恒可得Fe2(SO4)3的系數(shù)為3;根據(jù)硫原子守恒可得Na2SO4的系數(shù)為5,根據(jù)鈉原子守恒可得Na2CO3的系數(shù)為6,根據(jù)碳原子守恒可得CO2的系數(shù)為6,根據(jù)氫原子守恒可得H2O的系數(shù)為6,即3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6 (SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑;(3)c(Ca2+)/c(Mg2+)=[c(Ca2+)?c2(F)]/[c(Mg2+)?c2(F)]= Ksp(CaF2)/ Ksp(MgF2)=(1.11×10-10)/( 7.40×10-11)=1.5;(4)沉淀中所含雜質(zhì)離子來自可溶性鹽電離,可溶性鹽來自沉淀步驟之前發(fā)生的反應(yīng),即加入稀硫酸酸浸時引入的硫酸根離子,加入碳酸鈉除鐵時引入的鈉離子,加入氟化鈉除去鈣、鎂時引入的氟離子,加入草酸銨沉淀鈷離子時引入的銨根離子;除去四水合草酸鈷沉淀中混有的可溶性物質(zhì),常用洗滌、干燥等操作;(5)放電時電池總反應(yīng)為CoO2+LiC6=LiCoO2+C6,鈷元素由+4降為+3價,鋰元素由合金中的0升為+1價,則負極反應(yīng)式為Li—e=Li+,陽離子移向正極,則鋰離子移向正極并參與正極上的反應(yīng),所以正極反應(yīng)式為CoO2+ e+ Li+= LiCoO2。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

用如圖所示的裝置制取、提純并收集表中的四種氣體(a、b、c表示相應(yīng)儀器中加入的試劑),其中可行的是

選項
氣體
a
b
c
A
CO2
稀鹽酸
石灰石
濃硫酸
B
SO2
濃硫酸
鐵片
濃硫酸
C
NH3
濃氨水
生石灰
堿石灰
D
Cl2
濃鹽酸
MnO2粉末
濃硫酸
 

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

以下物質(zhì)的實驗室制備不合理的是
A.用鉛皿制備HFB.用濃硫酸制備HI
C.用磨砂接口的裝置制備HNO3D.用飽和食鹽水代替水制備乙炔

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實驗題

黃鐵礦(FeS2)燃燒產(chǎn)生的SO2通過下列工藝過程既能制得H2SO4,又能制得H2。

(1)該過程中能循環(huán)利用的物質(zhì)為         
(2)在該過程中,使用膜反應(yīng)器及時分離出HI分解產(chǎn)生的H2,目的是           (用平衡移動的原理解釋)。
(3)某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究SO2能否與BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO3沉淀,進行如下實驗。已知濃硫酸的沸點為338℃,加熱時酒燈火焰的溫度為400℃~500℃。
①甲同學(xué)用裝置I進行實驗,發(fā)現(xiàn)BaCl2溶液中出現(xiàn)白色沉淀,且白色沉淀不溶于鹽酸,請解釋生成該白色沉淀的可能原因                        (用離子方程式表示)。
②乙同學(xué)認為甲同學(xué)的裝置不完善,設(shè)計了改進裝置II進行實驗(夾持裝置和A中加熱裝置已略,氣密性已檢查)。

a.打開彈簧夾通入N2,一段時間后關(guān)閉彈簧夾;b.滴加一定量濃硫酸,加熱A,一段時間后C中未見沉淀生成。操作a的目的是                            ,裝置B中的劑是                    。
③丙同學(xué)取乙實驗后的C中溶液少許,滴加一種無色溶液,產(chǎn)生不溶于鹽酸的白色沉淀,丙同學(xué)滴加的試劑可能是           (填字母編號)。
a.NaOH溶液        b.H2O2溶液     c.新制氯水        d.酸性KmnO4溶液  
④裝置D中與導(dǎo)管連接的是硬質(zhì)玻璃管,則裝置D的作用是                   

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

銅是一種重要的金屬元素,位于元素周期表第ⅠB族,+1價的銅與氯離子結(jié)合的生成的CuCl是一種難溶物質(zhì),但它可與過量的Cl形成可溶于水的絡(luò)離子[CuCl2]。含銅最豐富的天然資源是黃銅礦(CuFeS2)。
(1)目前有一種濕法冶煉技術(shù),以黃銅礦為主要原料來生產(chǎn)銅、鐵紅顏料和可用于橡膠硫化的硫單質(zhì),原料的綜合利用率較高。其主要流程如下:

①請完成反應(yīng)Ⅰ中FeCl3與CuFeS2反應(yīng)的化學(xué)方程式:
CuFeS2 +       FeCl3 =             +4          + 2S。
②寫出反應(yīng)Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
                                                                          。
③反應(yīng)Ⅲ是FeCO3在空氣中煅燒,其化學(xué)方程式是
                                                                          。
④已知Cu+在反應(yīng)V中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng),歧化為Cu2+和Cu。則反應(yīng)Ⅴ所得溶液A中含有的溶質(zhì)有                                   。
(2)傳統(tǒng)工藝從黃銅礦冶煉粗銅的技術(shù),是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒,使其轉(zhuǎn)變?yōu)殂~。與上面濕法冶煉技術(shù)方法比較,新方法的優(yōu)點是                                   、                                     。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實驗題

市售氯化鉀中所含雜質(zhì)以Na+、Mg2+為主,也含有少量SO42—、Fe3+等。提純過程如下:

(1)操作I所用的玻璃儀器有         ;操作II的主要步驟是           。
(2)濾渣a的主要成分是                ;濾渣b的主要成分是           。
(3)檢驗BaCl2溶液是否加入過量,其詳細操作過程為                   。
(4)產(chǎn)品KCl晶體可能仍含少量的NaCl,進一步提純的方法是           。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實驗題

氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有重要的作用。
(1)NH3是制堿工業(yè)中不可缺少的重要物質(zhì)。繼侯德榜“聯(lián)合制堿法”后,上世紀50年代某些化工專家開始研究有機胺制堿法,其工藝流程如下:

已知:NR3 + CO2 + NaCl + H2O = NaHCO3 + NR3·HCl
NR3 + HCl = NR3·HCl,且NR3·HCl 易溶于有機溶劑。
①操作Ⅰ名稱為                 ;
②某實驗小組同學(xué)查閱資料知,有機溶劑和有機胺沸點差別較大,現(xiàn)欲將A中各成分進行分離,請寫出除了導(dǎo)管、酒精燈、牛角管、錐形瓶外,該分離操作所需的玻璃儀器名稱                     ;
(2)N2在化工生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域用途廣泛。現(xiàn)提供以下裝置(連接儀器略去):

①某化學(xué)興趣小組甲同學(xué)欲用加熱NaNO2 和NH4Cl的濃溶液制得N2,應(yīng)該選擇的發(fā)生裝置是        ,檢驗該發(fā)生裝置氣密性的操作為                                              ;
②在加熱條件下,用NH3 還原CuO可制得N2,同時獲得銅粉,此反應(yīng)的化學(xué)方應(yīng)方程式是                                 。乙同學(xué)用此法制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3 以生石灰和濃氨水作原料。按氣流從左到右,整套裝置的連接順序是                (填寫字母序號);最后一個裝置中試劑的作用是                                 ;

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

除去Cl2中混有的少量HCl氣體,可將氣體通入
A.苛性鈉溶液 B.飽和NaHCO3溶液C.澄清石灰水D.飽和氯化鈉溶液

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實驗題

下圖所示裝置為銅跟濃硫酸反應(yīng)制取二氧化硫的實驗裝置,請回答下列問題:

(1)在裝置A中放入有關(guān)藥品后,打開活塞K,將分液漏斗中的液體加入燒瓶中,關(guān)閉分液漏斗的活塞,點燃酒精燈,燒瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________ ________。
(2)裝置D中試管口放置的棉花中應(yīng)浸有一種液體,這種液體是______________溶液,其作用是_________________________________________。
(3)裝置B的作用是貯存多余的二氧化硫和防止其污染環(huán)境,則B中應(yīng)盛放的液體是(填寫字母代號)________。?
A.水B.濃溴水C.酸性KMnO4溶液D.飽和NaHSO3溶液
(4)若用該套裝置制備H2S(不用酒精燈),則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________ ____________________________,B中應(yīng)加入的最合理的液體是____________,D中為檢驗硫化氫盛放的溶液是_______________。

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