精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
5.以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料,制取钴的氧化物的流程如图1:

(1)步骤Ⅰ中废催化剂用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是提高钴元素的总浸出率.
(2)步骤Ⅱ需要加热搅拌,相应的离子方程式为6Fe2++6H++ClO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ 6Fe3++Cl-+3H2O.
(3)步骤Ⅲ中的反应为2Na++6Fe3++4SO42-+12H2O═Na2Fe6(SO44(OH)12+12H+.过滤后母液的pH=2,.0,c(Na+)=a mol•L-1,c(Fe3+)=b mol•L-1,c(SO42-)=d mol•L-1,该反应的平衡常数K=$\frac{(1{0}^{-2})^{12}}{{a}^{2}×{b}^{6}×{d}^{4}}$(用含a、b、d 的代数式表示).
(4)完成步骤Ⅳ中反应的离子方程式:
□5Co2++□CO32-+□H2O═Co5(OH)6(CO32↓+□3CO2↑;
(5)已知CoCl2的溶解度曲线如图2所示.步骤Ⅴ向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌,待固体溶解后需趁热过滤.
①边加热边搅拌的原因是加快固体溶解速率;
②趁热过滤的原因是防止因温度降低,CoCl2晶体析出.

分析 钴废催化剂加入稀硫酸,发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑,Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,过滤滤渣是不溶的二氧化硅,而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液,向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO44(OH)12]沉淀,继续向滤液中加入碳酸钠,得到碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2],然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2],再向所到溶液中加入草酸铵,得到溶解度极小的草酸钴,最后燃烧生成氧化钴.
(1)步骤Ⅰ中废催化剂用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是提高滤液中钴的利用率;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,根据得失电子守恒分析解答;
(3)依据平衡常数的概念计算,用生成物浓度的幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积;
(4)向滤液中加入碳酸钠,得到碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2]和二氧化碳;
(5)①边加热边搅拌,能加快固体溶解在溶剂中的速率;
②CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低氯化钴析出.

解答 解:(1)步骤Ⅰ中废催化剂用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,能够将滤渣中的钴元素的浸出率,所以其目的是提高钴元素的总浸出率,
故答案为:提高钴元素的总浸出率;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,1molr的亚铁离子失去1mol的电子,而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子,根据电子得失守恒,可知离子方程式为:6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O,
故答案为:6Fe2++6H++ClO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ 6Fe3++Cl-+3H2O;
(3)除去杂质的化学方程式可表示为:2Na++6Fe3++4SO42-+12H2O═Na2Fe6(SO44(OH)12+12H+,过滤后母液的pH=2.0,c(Na+)=a mol•L-1,c(Fe3+)=b mol•L-1,c(SO42-)=d mol•L-1,氢离子浓度为10-2,依据K的表达式写出K=$\frac{{C}^{2}({H}^{+})}{{C}^{2}(N{a}^{+})×{C}^{6}(F{e}^{3+})×{C}^{4}(S{{O}_{4}}^{2-})}$=$\frac{(1{0}^{-2})^{12}}{{a}^{2}×{b}^{6}×{d}^{4}}$,
故答案为:$\frac{(1{0}^{-2})^{12}}{{a}^{2}×{b}^{6}×{d}^{4}}$;

(4)Co2+与CO32-发生双水解,离子方程式为:5Co2++5CO32-+3H2O=Co5(OH)6(CO32↓+3CO2↑,
故答案为:5Co2++5CO32-+3H2O=Co5(OH)6(CO32↓+3CO2↑;
(5)①边加热边搅拌,能加快固体与溶剂的接触速度,加快固体溶解速率,
故答案为:加快固体溶解速率;
②CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低CoCl2晶体析出,
故答案为:防止因温度降低,CoCl2晶体析出.

点评 本题考查了工艺流程的分析判断,物质分离的方法和试剂选择方法,离子方程式的书写,平衡常数的计算等,需要学生具备知识的基础,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

15.在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)?zC(g),图1表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系,图2表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A):n(B)的变化关系.则下列结论正确的是(  )
A.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04 mol•L-1•min-1
B.图2所知反应xA(g)+yB(g)?zC(g)的△H>0,且a=2
C.若在图1所示的平衡状态下,再向体系中充入He,此时v>v
D.200℃时,向容器中充入1.6molA和0.8molB,达到平衡时,A的转化率大于50%

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.化学与生活、社会密切相关.下列说法不正确的是(  )
A.高铁酸盐(含FeO42-离子)是新型、高效、多功能水处理剂,既能消毒杀菌又能净水
B.用硫酸清洗锅炉中的水垢
C.为防止电池中的重金属等污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用技术
D.使用Na2S作沉淀剂,可有效除去废水中Cu2+和Hg2+

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列说法错误的是(  )
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的△H>0
C.反应NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的△H<0
D.CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的△H>0

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.(1)现有三份固体,分别是:
①纯净的Na2CO3 a mol
②Na2CO3与NaHCO3的混合物共a mol
③纯净的NaHCO3 a mol
按要求回答下列问题:
a.分别与盐酸完全反应时,耗酸量从大到小的顺序为①>②>③(填序号,下同)
b.分别和盐酸完全反应时,放出CO2气体的量的大小关系为①=②=③
(2)若将上述(1)中的等物质的量改为等质量,再回答上述a、b两个问题.
a.分别与盐酸完全反应时,耗酸量从大到小的顺序为①>②>③
b.分别和盐酸完全反应时,放出CO2气体的量的大小关系为③>②>①
(3)若将a g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热,其质量变为b g,则Na2CO3的质量分数为$\frac{84b-53a}{31a}$×100%.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列有机化合物中均含有少量杂质,除去这些杂质的方法中正确的是(  )
A.苯中含苯酚杂质:加入溴水,过滤
B.乙醇中含氯乙烷杂质:加入水,萃取分液
C.乙醛中含乙酸杂质:加入碳酸钠溶液洗涤,分液
D.乙酸丁酯中含乙酸杂质:加入NaOH溶液洗涤,分液

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

17.氟及氟产品在工农业生产中应用非常广泛,回答下列问题:
(1)基态氟原子核外电子的运动状态有9种,这些电子的电子云形状有2种;氟原子的外围电子排布式为2s22p5
(2)NaHF2(氟化氢钠)电解可制氟气,NaHF2中所含作用力的类型有离子键、共价键、氢键;与HF2-互为等电子体的分子有CO2(或N2O)(举一例).
(3)C2F4分子中,碳原子的杂化轨道类型为sp2
(4)三氟化硼乙醚()的熔点为-58℃,沸点为126~129℃,它属于分子晶体.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.金属在自然界中大多以化合态形式存在,但它们在日常生活中应用比较广泛,需要进行冶炼.
(1)铝热反应常用来冶炼某些难熔金属,下列物质中,不能发生铝热反应的是MgO(填标号).
a.CuO b.MgO c.Fe304 d.MnO2
(2)金属鲤常用于制备电池,北斗卫星采用磷酸铁钾(LiFepO4)电池,已知LiFepO4新型锂离子动力电池放电时总反应式为FePO4+Li═LiFepO4
①该电池的正极反应式为FePO4+Li++e-═LiFePO4,电池内部Li+向正极移动.
②维持电流强度为5A,电池工作10分钟,理论上消耗锂约为0.22g(保留两位小数,已知F=96500C•mol-1
③该电池的电解质溶液能否用水配制?(填“能”或“不能”),原因是因为电解材料锂与水反应生成氢气.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.下列说法正确的是(  )
A.制取氯乙烷(CH3一CH2Cl)的最好的方法是乙烷与氯气发生取代反应
B.乙烯、苯都能使溴水褪色,两者的褪色原理相同
C.2-丁烯不存在顺反异构体
D.研究有机物一般要经过的基本步骤为:分离、提纯→元素定量分析(确定实验式)→测定相对分子质量(确定分子式)→波谱分析(确定结构式),其中最早提出元素定量分析的是法国化学家李比希

查看答案和解析>>

同步练习册答案