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钴的化合物用途广泛。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al...

钴的化合物用途广泛。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3Al2O3MnOMgOCaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工艺流程如下:

已知:①浸出液含有的阳离子主要有HCo2+Fe2+Mn2+Ca2+Mg2+Al3+等;

②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

完全沉淀的pH

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

 

CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至110℃~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴。

请回答下列问题:

(1)写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式:_____________________________

(2)加入NaClO3的作用是_______

(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图所示。向“滤液II”中加入萃取剂的主要目的是_______,使用萃取剂时最适宜的pH_____(填字母序号)。

A. 2.0~2.5     B. 3.0~3.5    C.5.0~5.5      D.9.5~9.8

(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+Mg2+转化为MgF2CaF2沉淀。已知某温度下,Ksp(MgF2)=7.35×10-11Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=________

(5)制得的CoCl2·6H2O粗品经进一步提纯得到CoCl2·6H2O晶体,在烘干晶体时需采用减压烘干,其原因是________

(6) 某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=== LixC6。在电池充放电过程中,发生LiCoO2Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式

__________________________________

 

Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 除去Mn2+ B 0.7 降低烘干温度,防止产品分解 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。 【解析】本题考查化学工艺流程,(1)Co2O3中Co显+3价,浸出液中Co元素显+2价,显然与Na2SO3发生氧化还原反应,反应是Co2O3+SO32-+H+→Co2++SO42-+H2O,根据化合价的升降法进行配平,得到 Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O ;(2)NaClO3具有强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,通过调节pH容易除去Fe3+,因此NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+;(3)根据流程,萃取前已经除去铁元素、钙元素、镁元素,还剩下锰元素,因此萃取的目的是除去Mn2+;最适宜的pH,应是Mn2+萃取率最高的,因此选项B正确;(4)= = = =0.7;(5)加热至110℃~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴,因此减压烘干,可以降低烘干的温度,防止产品分解;(6)充电时电池的负极接电源的负极,阴极反应式是负极反应式的逆过程,因此放电时,负极反应式为LixC6-xe-=xLi++6C,正极反应是得到电子化合价降低,因此正极反应式为:Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2,因此电池反应方程式为: Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。 点睛:本题的难点是氧化还原反应方程式的书写和电池反应方程式的书写,氧化还原反应方程式书写,首先判断反应物和生成物,根据流程Co2O3中Co的化合价由+3价→+2价,化合价降低,作氧化剂,Na2SO3中S表现还原性,化合价由+4价→+6价,Na2SO3作还原剂,根据化合价升降法进行配平,即Co2O3+SO32-→2Co2++SO42-,此反应中还加入盐酸,因此H+作反应物参加反应,生成H2O,根据原子守恒,配平其他,即离子反应方程式为Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O ;充电电池充电时,属于电解质,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,其电极反应式是放电时电极反应式的逆过程,因此电池放电时,负极反应式为LixC6-xe-=xLi++6C,在电池充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,电池的正极反应是得到电子,化合价降低,因此Li1-xCoO2在正极上得到电子,正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2,两式叠加得到电池总反应式为Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。  
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考点分析:
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14分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72CrO42,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。

方法1:还原沉淀法

该法的工艺流程为

其中第步存在平衡:2CrO42(黄色)+2H+Cr2O72(橙色)+H2O

1)若平衡体系的pH=2,则溶液显           .

2)能说明第步反应达平衡状态的是            

aCr2O72CrO42的浓度相同  b2v (Cr2O72) ="v" (CrO42)  c.溶液的颜色不变

3)第步中,还原1mol Cr2O72离子,需要________molFeSO4·7H2O

( 4 ) 步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:

Cr(OH)3(s)Cr3+ (aq)+3OH(aq)

常温下,Cr(OH)3的溶度积Kspc(Cr3+)·c3(OH)10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至         

方法2:电解法

该法用Fe做电极电解含Cr2O72的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。

5)用Fe做电极的原因为                                              

6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                       

溶液中同时生成的沉淀还有                    

 

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按要求回答以下问题:

(1)常温下0.01mol/L HCl溶液由水电离产生的c(H+)与PH=11的CH3COONa溶液中由水电离产生的c(OH-)之比为________

(2).实验室中配制AgNO3溶液时通常需要向其中加入硝酸目的是______________________;AgCl在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。25℃时,现将足量AgCl分别放入:①100mL蒸馏水;②100mL 0.2mol•L-1AgNO3溶液;③100mL 0.1mol•L-1氯化镁溶液;④100mL 0.1mol•L-1氯化钠溶液.充分搅拌后,相同温度下Ag+浓度由大到小的顺序是___________________ (填写序号)。

(3)若浓度均为0.1mol·L-1、等体积的NaOH和NH3·H2O分别加水稀释m倍、n倍,稀释后两种溶液的pH都变成9,则m_______n (填“>”“<”或“=”)。

物质的量浓度相同的①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④NH3·H2O四种稀溶液中,NH4+浓度由大到小的顺序是(填序号)_______

25℃时,将0.2mol/L CH3COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液PH<7,写出溶液中所有离子浓度的大小顺序__________________________________,此时混合溶液___________(填“促进”或“抑制”)水的电离,溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO_______0.1mol/L(填“>”“<”或“=”);若保持温度不变,向体积相同、PH=2的盐酸和醋酸溶液分别加等浓度的氢氧化钠溶液至PH=7,盐酸所需氢氧化钠溶液的体积______醋酸所需氢氧化钠溶液的体积(填“>”“<”或“=”)。

 

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向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成蓝色沉淀,继续添加氨水,沉淀溶解病得到深蓝色的透明液体;若向试管中加入一定量乙醇,析出深蓝色晶体。结合有关知识,回答下列问题:

(1)Cu、N、O、S元素第一电离能由大到小的顺序是_______(填元素符号);蓝色沉淀溶解时发生反应的离子方程式是________________

(2)Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中中心离子是_______,配体是_____,配位数是_____,存在的化学键有____________(填字母序号)。

a.离子键      b.极性键     c.非极性键     d.配位键

(3)SO42-的空间构型是_____________,其中S原子的杂化轨道类型是___________,SO3的空间构型是_________,其中S原子的杂化轨道类型是_______,属于______分子(填“极性”或“非极性”)。

(4)已知纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,已知高温下Cu2O比CuO稳定。

①写出基态Cu+的价电子排布式____________;按照元素周期表分区,Cu属于____区。

②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因____________

 

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按要求回答以下问题:

I.有下列物质:①氢氧化钠固体  ②铝丝  ③稀硫酸  ④饱和食盐水  ⑤HCl   ⑥Na2CO3.10H2O  ⑦酒精  ⑧熔融的KCl  ⑨明矾  ⑩石墨

属于电解质的:_______________(2)属于非电解质的:______________  

(3)可导电的物质:____________________         

II.在现代生活、生产和科学技术发展中,电池发挥着越来越重要的作用,请根据题中提供的信息,回答下列问题:

(1)氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是H2+NiO(OH) Ni(OH)2。电池放电时, 负极的电极反应式为_________,正极附近溶液的pH ______________(填“增大”,“减小”或者“不变”),充电时阳极的电极反应式为__________________

(2)银制器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去,该过程中负极反应式是_______________________,正极反应式______________________,总反应式___________________________

III..按要求写出下列方程式

明矾净水的原理(用离子方程式表示)_______________________________

盐碱地因含较多的NaCl、Na2CO3,使得土壤呈碱性,不利于作物生长,通过施加适量石膏粉末(主要含有CaSO4,微溶于水)来降低土壤的碱性。写出该过程中使土壤碱性降低的反应化学方程式_______________________________

SOCl2是一种液态化合物,沸点77℃。向盛有10mL水的锥形瓶中,滴加8至10滴SOCl2,可观察到剧烈反应,液面上有雾形成,并有可使品红溶液褪色的气体逸出,根据实验现象,写出SOCl2与水反应的化学方程式_________________________________

 

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浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示,下列说法不正确的是

A. 通入甲烷的石墨电极的电极反应式为:CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O

B. 通入空气的石墨电极的电极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO32-

C. Fe电极的电极反应式为:Fe-2e-═Fe2+

D. 为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量工业用食盐

 

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