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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(cè)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(duì)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(cè)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(wú)沉淀生成
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計(jì)測(cè)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(wú)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(cè)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(wú)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(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:73引用:3難度:0.4
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    發(fā)布:2024/12/30 15:30:1組卷:75引用:4難度:0.4
  • 2.工業(yè)上利用鋅焙砂(主要成分為ZnO,含有少量CuO、As2O3、NiO等)生產(chǎn)高純ZnO的流程示意圖如圖。
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    (1)用足量(NH42SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
    ①“浸出”前,鋅焙砂預(yù)先粉碎的目的是
     
    。
    ②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH34]2+,該反應(yīng)的離子方程式為
     
    。
    (2)“浸出”時(shí)As2O3轉(zhuǎn)化為
    A
    s
    O
    3
    -
    3
    。“除砷”步驟①中用(NH42S2O8作氧化劑,步驟①反應(yīng)的離子方程式為
     
    。
    (3)“除重金屬”時(shí),加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
     
    和BaSO4。
    (4)“蒸氨”時(shí)會(huì)出現(xiàn)白色固體ZnSO4?Zn(OH)2,運(yùn)用平衡移動(dòng)原理解釋原因:
     
    。
    (5)“沉鋅”步驟①中加入足量NH4HCO3溶液將白色固體轉(zhuǎn)化為ZnCO3的離子方程式為
     

    (6)“煅燒”步驟中,不同溫度下,ZnCO3分解的失重曲線和產(chǎn)品ZnO的比表面積變化情況如圖1、圖2所示。
    已知:ⅰ.固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
    樣品起始質(zhì)量
    -
    剩余固體質(zhì)量
    樣品起始質(zhì)量
    ×100%。
    ⅱ.比表面積指單位質(zhì)量固體所具有的總面積;比表面積越大,產(chǎn)品ZnO的活性越高。
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    ①280℃時(shí)煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
     
    %(保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)。
    ②根據(jù)圖1和圖2,獲得高產(chǎn)率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面積>40m2?g-1)產(chǎn)品ZnO的最佳條件是
     
    (填字母序號(hào))。
    a.恒溫280℃,60~120min
    b.恒溫300℃,240~300min
    c.恒溫350℃,240~300min
    d.恒溫550℃,60~120min
    (7)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有
     
    。

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:79引用:5難度:0.5
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    發(fā)布:2025/1/6 7:30:5組卷:26引用:2難度:0.9
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