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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。

(1)在“調(diào)pH分離銅”的步驟中,理論上銅離子完全沉淀時pH為6.67,本實驗中測得pH=8時銅的沉淀率僅為7.2%,遠小于理論分析結(jié)果,可能的原因為
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某實驗小組研究了相同條件下溫度對Cu沉淀率的影響。從圖1可以看出,隨著溫度的升高,相同時間內(nèi)Cu的沉淀率先逐漸增加,在80℃時達到最高點,后略有下降,下降可能的原因是
當溫度超過80℃時,抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱
當溫度超過80℃時,抗壞血酸分解,濃度降低,還原銅的能力減弱
。

(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補充完整由0.5mol/LCuSO4溶液制取堿式碳酸鋼的實驗方案: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計測定溶液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溶液無沉淀生成
邊攪拌邊加入25mL0.5mol/L CuSO4溶液,在pH計測定溶液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溶液無沉淀生成
,低溫烘干,得到堿式碳酸銅。(實驗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)
②實驗時發(fā)現(xiàn),若反應(yīng)時溶液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;當溫度超過80℃時,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計測定溶液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】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:75引用:3難度:0.4
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    發(fā)布:2025/1/6 7:30:5組卷:27引用:2難度:0.9
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    (1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
     
    。
    (2)“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
     
    。
    (4)煅燒A的反應(yīng)方程式是
     
    。
    (5)ag燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵bg。藥典標準規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)不低于
     
    (用含a、b的表達式表示)。

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:30引用:1難度:0.5
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    (1)焙燒時產(chǎn)生的主要有害氣體是
     

    (2)若在空氣中“酸浸”時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是:
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):
    氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應(yīng)小于
     
    ,檢驗Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.1
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