【題目】某銅鈷礦石主要含有CoOOH、CoCO3、Cu2(OH)2CO3SiO2,其中還含有一定量的Fe2O3、MgOCaO等。由該礦石制備Co2O3的部分工藝過(guò)程如下:

I.將粉碎的礦石用過(guò)量的稀H2SO4Na2SO3溶液浸泡,過(guò)濾,分離除去沉淀a。

II.浸出液除去含銅的化合物后,向溶液中先加入NaClO3溶液,再加入一定濃度的Na2CO3溶液,過(guò)濾,分離除去沉淀b[主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]

III.向上述濾液中加入足量NaF溶液,過(guò)濾,分離除去沉淀c。

IVIII中濾液加入濃Na2CO3溶液,獲得CoCO3沉淀。

V.將CoCO3溶解在鹽酸中,再加入(NH4)2C2O4溶液,產(chǎn)生 CoC2O4·2H2O沉淀。分離出沉淀,將其在400~600 煅燒,即得到Co2O3。

請(qǐng)回答:

1I 中,沉淀a的成分是_____,稀硫酸溶解CoCO3的化學(xué)方程式是_____, 加入Na2SO3溶液的主要作用是_________。

2)根據(jù)圖1、圖2

①礦石粉末浸泡的適宜條件應(yīng)是:溫度_____、pH_____。

②圖2中銅、鈷浸出率下降的可能原因是_____。

3II中,浸出液中的金屬離子與NaClO3反應(yīng)的離子方程式:ClO+_____+_____== Cl- +_____+ _____

4I中,檢驗(yàn)鐵元素完全除去的試劑是_____,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____。

5I中,沉淀c的成分是CaF2、_____(填化學(xué)式)。

6V中,加入Na2CO3的作用是_____

7V中,分離出純凈的CoC2O4·2H2O的操作是_____。

【答案】SiO2 CoCO3+H2SO4CoSO4+CO2+H2O Co3+Fe3+分別還原為Co2+Fe2+(或作還原劑) 65-75 0.5-1.5 pH升高后溶液中cH+)濃度下降,使得溶解CoO(OH)CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 6Fe2+ 6H+ 6Fe3+ 3H2O KSCN溶液 溶液不變紅色 MgF2 調(diào)節(jié)溶液的pH富集Co2+(生成CoCO3沉淀) 過(guò)濾、洗滌

【解析】

1)銅鈷礦石主要含有CoOOHCoCO3、Cu2(OH)2CO3SiO2,其中還含有一定量的Fe2O3、MgOCaO等雜質(zhì)中只有SiO2不與硫酸反應(yīng),得出沉淀a的成分;CoCO3H2SO4反應(yīng)生成CoSO4、CO2H2O,據(jù)此書寫化學(xué)方程式;Na2SO3中的S元素為+4價(jià),具有較強(qiáng)還原性,加Na2SO3CoO(OH)、Fe2O3中的Co3+Fe3+還原為Co2+Fe2+

2)①根據(jù)圖1、圖2分析鈷、銅的浸出率最高的溫度和pH;

②圖2pH逐漸增大時(shí),H+的含量減少,故因反應(yīng)量減少而浸出率降低;

3)由Ⅳ可知,Co+2價(jià),價(jià)態(tài)并未升高,被氧化的是Fe2+;結(jié)合化合價(jià)升降相等配平該反應(yīng)的離子方程式;

4)檢驗(yàn)鐵是否除盡,只需檢驗(yàn)濾液中是否有Fe3+即可;鐵元素完全除去,加入KSCN溶液不變紅;

5)由題可知,雜質(zhì)離子除之外Ca2+,還有Mg2+,據(jù)此判斷另一沉淀;

6)由Ⅱ知加入Na2CO3 溶液,通過(guò)水解提供OH-;由Ⅳ知加入Na2CO3溶液,提供

7)通過(guò)過(guò)濾、洗滌操作從溶液分離出純凈的沉淀。

1)銅鈷礦石主要含有CoOOH、CoCO3、Cu2(OH)2CO3SiO2,其中還含有一定量的Fe2O3MgOCaO等雜質(zhì)中只有SiO2不與硫酸反應(yīng),得出沉淀a的成分為SiO2,碳酸鹽與稀硫酸的反應(yīng),稀硫酸溶解CoCO3的化學(xué)方程式是:CoCO3+H2SO4= CoSO4+CO2↑+H2O;

因?yàn)?/span>Na2SO3中的S元素為+4價(jià),且Ⅱ中加入NaClO3氧化出Fe3+,加Na2SO3CoOOH)、Fe2O3中的Co3+Fe3+還原為Co2+Fe2+,Na2SO3作還原劑。故答案為:SiO2;CoCO3+H2SO4= CoSO4+CO2↑+H2O;將Co3+Fe3+分別還原為Co2+Fe2+(或作還原劑);

2)①根據(jù)圖1、圖2分析,溫度在65-75℃時(shí),鈷、銅的浸出率最高,且之后銅的浸出率變化不大,鈷的浸出率有下降趨勢(shì)。在圖2pH0.5-1.5銅、鈷的浸出率最高,pH1.5,銅、鈷的浸出率開始下降,故答案為:65-75℃;pH0.5-1.5;

②圖2pH變化對(duì)銅、鈷浸出率的影響,浸出過(guò)程中是利用H+CoO(OH)CoCO3、

Cu2OH2CO3中的OH-反應(yīng),使得Co3+Co2+溶解在溶液中,當(dāng)pH逐漸增大時(shí),H+的含量減少,故因反應(yīng)量減少而浸出率降低,故答案為:pH升高后溶液中cH+)濃度下降,使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2OH2CO3的能力下降;

3)由Ⅳ可知,Co+2價(jià),價(jià)態(tài)并未升高,被氧化的是Fe2+,由化合價(jià)升降相等配平離子方程式為:,故答案為:6Fe2+;6H+;6Fe3+3H2O

4)檢驗(yàn)鐵是否除盡,只需檢驗(yàn)濾液中是否有Fe3+,所以加入KSCN溶液,溶液是否變紅即可,故答案為:KSCN溶液;溶液不變紅色;

5)由題可知,雜質(zhì)離子除Ca2+之外,還有Mg2+,故另一沉淀為MgF2,故答案為:MgF2;

6)由Ⅱ知,Fe3+形成沉淀b需要OH-,故加入Na2CO3 溶液,通過(guò)水解提供OH-;由Ⅳ知,要形成CoCO3 沉淀,需要加入Na2CO3 溶液,提供,故答案為:調(diào)節(jié)溶液的pH;富集Co2+(生成CoCO3沉淀);

7)將CoCO3溶解在鹽酸中,再加入(NH4)2C2O4溶液,產(chǎn)生CoC2O42H2O沉淀,由溶液分離出純凈的沉淀,操作應(yīng)為過(guò)濾、洗滌,故答案為:過(guò)濾、洗滌。

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B. NH3的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí),該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)

C. A點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(A)=102.294

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2)對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)aA+bB→P,反應(yīng)物濃度和反應(yīng)速率之間存在以下關(guān)系: v(單位mol·L-1·min-1)=k×c(A)x ×c(B)y,k稱為速率常數(shù),x稱為反應(yīng)物A的級(jí)數(shù),y稱為反應(yīng)物B的級(jí)數(shù),x+y稱為反應(yīng)的總級(jí)數(shù)。

對(duì)于反應(yīng)H2(g)+I2(g)→2HI(g),速率表達(dá)式:vk×c(H2)×c(I2),則反應(yīng)總級(jí)數(shù)為________級(jí)。

② H2O2分解成水和氧氣的反應(yīng)是一級(jí)反應(yīng),反應(yīng)速率常數(shù)k0.0410 min-1,則過(guò)氧化氫分解一半的時(shí)間是__________min。(結(jié)果保留3有效數(shù)字)(已知:一級(jí)反應(yīng)物質(zhì)濃度c=c0e-kt,c0為初始濃度,ln2=0.693

3)將等物質(zhì)的量的I2H2置于預(yù)先抽真空的特制1L密閉容器中,加熱到1500 K,起始總壓強(qiáng)為416kPa;體系達(dá)平衡,總壓強(qiáng)為456kPa。體系中存在如下反應(yīng)關(guān)系:

I2(g)2I(g) Kp1 = 200 ΔH1

I2(g)+ H2(g)2HI(g) Kp2 ΔH2

HI(g)I(g)+ H(g) Kp3 ΔH3

H2(g)2H(g) Kp4 ΔH4

(已知Kp3、 Kp4值很小,③、④反應(yīng)忽略;Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),以下計(jì)算結(jié)果均保留2有效數(shù)字)

①ΔH2=_____________。(用含ΔH1ΔH3、ΔH4的式子表示)

②1500K平衡體系中I(g)、H2(g)分壓分別為______kPa、_______kPaKp2=______。

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