【題目】通常電動(dòng)汽車使用的是鋰電池,制備鋰電池正極材料的主要原料為四氧化三鈷,工業(yè)上用CoCl2·6H2O制備四氧化三鈷。以水鈷礦(主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3和SiO2等)為原料制備CoCl2·6H2O的工藝流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)“酸浸”
①寫出濾渣A主要成分的一種用途________。鈷的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系如圖所示。綜合考慮,應(yīng)選擇的最佳工藝條件為________。
②Co2O3與濃硫酸反應(yīng)除生成CoSO4和H2O外,還生成的一種物質(zhì)是________。
(2)“凈化除雜”過程包括除鐵、除銅等步驟。
①除鐵:加入適量Na2SO4固體,析出淡黃色晶體黃鈉鐵礬Na2Fe6(SO4)4(OH)12,寫出反應(yīng)的離子方程式____________________________________。
②除銅:加入適量Na2S2O3,發(fā)生反應(yīng)2Cu2++2S2O32-+2H2O=Cu2S↓+S↓+4H++2SO42-,其中氧化產(chǎn)物為___________。
(3)“萃取和反萃取”
①試劑X的名稱為_____________。
②實(shí)驗(yàn)室稱取100 g原料(含鈷11.80%),反萃取時(shí)得到濃度為0.036 mol·L-1的CoCl2溶液5 L,忽略損耗,鈷的產(chǎn)率=_____________。
(4)以CoCl2·6H2O與NH4HCO3為原料,經(jīng)兩步經(jīng)典反應(yīng)合成四氧化三鈷,第一步在80℃條件下二者生成Co2(OH)2CO3;第二步在600~820℃下Co2(OH)2CO3在空氣中轉(zhuǎn)化生成四氧化三鈷,寫出第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________。
【答案】制光導(dǎo)纖維或石英玻璃等 12h,90℃ O2 2Na++6Fe3++4SO42-+12H2O═Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+ SO42- 稀鹽酸 90% 3Co2(OH)2CO3+O22Co3O4+3CO2↑+3H2O
【解析】
縱覽整個(gè)流程可知,水鈷礦(主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3和SiO2等)經(jīng)濃硫酸酸浸后,SiO2不溶,過濾后除去,得到的濾液經(jīng)過除鐵、除銅等步驟后,再經(jīng)過萃取,有機(jī)相中含有Co2+的有機(jī)溶液,加入稀鹽酸反萃取,得到CoCl2水溶液D,結(jié)晶后得到CoCl2·6H2O,以此分析解答。
(1)①水鈷礦主要成分除SiO2在酸浸過程中不能溶解,所以濾渣A的主要成分為SiO2,其用途有制光導(dǎo)纖維或石英玻璃等;結(jié)合題給圖像和鈷的浸出率來看,綜合考慮成本,應(yīng)選擇的最佳工藝條件為12h,90℃;
②Co2O3與濃硫酸反應(yīng)除生成CoSO4,可知Co2O3作氧化劑,而H2SO4中的H、S都處于最高價(jià),故Co2O3只能氧化H2SO4中的O元素生成O2。
因此,本題正確答案為:制光導(dǎo)纖維或石英玻璃等;12h,90℃ ;O2;
(2)①加入適量Na2SO4固體,析出淡黃色晶體黃鈉鐵礬Na2Fe6(SO4)4(OH)12,根據(jù)原子守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為2Na++6Fe3++4SO42-+12H2O═Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+;
②加入適量Na2S2O3,發(fā)生反應(yīng)2Cu2++2S2O32-+2H2O=Cu2S↓+S↓+4H++2SO42-,Na2S2O3中硫元素的化合價(jià)是+2,化合價(jià)降低的是銅從+2價(jià)降到-1價(jià),Na2S2O3中有一部分S化合價(jià)從+2價(jià)降到-2價(jià)或0價(jià),有一部分從+2升高到+6價(jià)(生成H2SO4),所以氧化產(chǎn)物為SO42-。
因此,本題正確答案為:2Na++6Fe3++4SO42-+12H2O═Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+ ;SO42-;
(3)①反萃取試劑X要能提供Cl-,應(yīng)選稀鹽酸。
②實(shí)驗(yàn)室稱取100 g原料(含鈷11.80%),反萃取時(shí)得到濃度為0.036 mol·L-1的CoCl2溶液5 L,忽略損耗,鈷的產(chǎn)率=×100%=90%。
因此,本題正確答案為:稀鹽酸 ;90%;
(4)在600~820℃下Co2(OH)2CO3在空氣中轉(zhuǎn)化生成四氧化三鈷,O2作氧化劑,Co3O4為氧化產(chǎn)物,同時(shí)生成CO2,根據(jù)得失電子守恒,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Co2(OH)2CO3+O22Co3O4+3CO2+3H2O。
因此,本題正確答案為:3Co2(OH)2CO3+O22Co3O4+3CO2+3H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)互為同分異構(gòu)體的是( )
A.1H和2HB.O2和O3
C.CH4和C2H6D.CH3CH2OH和CH3OCH3
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【題目】如圖中,甲是電解飽和食鹽水,乙是銅的電解精煉,丙是電鍍,回答:
(1)b極上的電極反應(yīng)式為__,甲電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是__。
(2)在粗銅的電解過程中,圖中c電極的材料是__(填“粗銅板”或“純銅板”);在d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為__;若粗銅中還含有Au、Ag、Fe等雜質(zhì),則沉積在電解槽底部(陽極泥)的雜質(zhì)是__,電解一段時(shí)間后,電解液中的金屬離子有__。
(3)如果要在鐵制品上鍍鎳(二價(jià)金屬,相對(duì)原子質(zhì)量59),則f電極的材料是__(填“鐵制品”或“鎳塊”,下同),e電極的材料是__。
(4)若e電極的質(zhì)量變化118 g,則a電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為__。
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【題目】X、Y、Z、W 是常見的幾種元素,其相關(guān)信息如表:
元素 | 相關(guān)信息 |
X | 原子核外有 3 個(gè)電子層,最外層比次外層少 1 個(gè)電子 |
Y | 食鹽中添加少量 Y 的一種化合物預(yù)防 Y 元素缺乏 |
Z | Z 與鉀的一種合金可用于快中子反應(yīng)堆作熱交換劑 |
W | W 的一種核素質(zhì)量數(shù)為 24,中子數(shù)為 12 |
(1)元素 X 在海水中含量非常高,海水中含 X 元素的主要化合物是_____。工業(yè)上制取 X單質(zhì)的化學(xué)方程式為_____。
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明某水溶液中存在 Y 單質(zhì)_____。
(3)Z 的元素符號(hào)為_____,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為_____。
(4)W 與空氣中含量最高的氣體反應(yīng)的產(chǎn)物化學(xué)式為_____。
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【題目】實(shí)現(xiàn)下列變化需要加入還原劑才能實(shí)現(xiàn)的是
A.Fe2O3→Fe
B.NH3→NH4Cl
C.SO3→H2SO4
D.H2SO4→SO3
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【題目】鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進(jìn)行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是
A.充電時(shí)陽極反應(yīng):Ni(OH)2 -e— + OH- = NiOOH + H2O
B.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程
C.放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變
D.放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動(dòng)
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【題目】請(qǐng)回答下列問題
(1)寫出漂白粉有效成分的化學(xué)式_____。水玻璃的主要成分化學(xué)式是_____。
(2)寫出醋酸在水溶液中的電離方程式_____。
(3)煉鐵、制水泥、玻璃,需要共同的原料是________。
(4)寫出鎂在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式___________________。
(5)寫出二氧化硅與焦炭反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________。
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【題目】碘單質(zhì)的制備流程如圖,下列說法不正確的是( )
A.“煮沸”操作有利于I-的充分溶解
B.灼燒時(shí)用到的硅酸鹽儀器為玻璃棒、蒸發(fā)皿、酒精燈。
C.氧化的步驟中發(fā)生的氧化還原反應(yīng):2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O
D.萃取分液中分液漏斗中萃取液的處理是:下層液體經(jīng)旋塞放出,上層液體從上口倒出
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【題目】在密閉容器發(fā)生下列反應(yīng):aA(g)cC(g)+dD(g),反應(yīng)達(dá)到平衡后,將容器體積壓縮到原來的一半,當(dāng)再次達(dá)到平衡時(shí),D的濃度為原平衡的1.8倍,下列敘述正確的是
A. 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
B. a<c+d
C. D的體積分?jǐn)?shù)增大
D. A的轉(zhuǎn)化率變大
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