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废弃的锂离子电池中含有大量Co、Ni、Mn、Cu、Al等金属元素,需回收处理。柠檬酸因具有酸性和较好的络合性,可用于浸出金属离子并得到柠檬酸浸出液,下列是某小组研究从柠檬酸浸出液中去除铜的方法。
方法一:调pH去除铜
资料1:金属离子沉淀的pH
Al(OH)3 Cu(OH)2 Ni(OH)2 Co(OH)2 Mn(OH)2
开始沉淀pH 3.53 4.91 6.88 7.40 8.14
沉淀完全pH 4.89 6.67 8.87 9.39 10.14
(1)由数据分析,甲同学提出可以控制溶液pH至
6.67
6.67
去除溶液中铜离子。
(2)设计实验,测得不同pH下铜的沉淀率如表。
pH 5 8 10 12
铜的沉淀率 2.3 7.2 9.8 12
由数据分析pH=12时铜的沉淀率为12%,远小于理论分析结果,分析可能原因
柠檬酸是一种强络合剂,铜离子与柠檬酸结合能力大于与氢氧根离子的结合能力,致使铜离子无法完全与氢氧根离子结合形成氢氧化物沉淀
柠檬酸是一种强络合剂,铜离子与柠檬酸结合能力大于与氢氧根离子的结合能力,致使铜离子无法完全与氢氧根离子结合形成氢氧化物沉淀
。结论:不可以通过调pH去除铜。
方法二:还原法去除铜
资料2:抗坏血酸(C6H8O6)具有较强的还原性,氧化后为脱氢抗坏血酸(C6H6O6);受热易分解。
向柠檬酸浸出液中加入抗坏血酸能有效的将Cu2+还原成金属Cu。某实验小组研究了相同条件下,pH、反应时间和温度分别对Cu沉淀率的影响。
(3)依据图1和图2,判断沉淀铜选择最佳pH为
6
6
,理由是
pH=6时铜离子沉淀率较高,而其他金属离子损失率相对较少
pH=6时铜离子沉淀率较高,而其他金属离子损失率相对较少

(4)从图3可以看出,随着温度的升高,相同时间内Cu的沉淀率先逐渐增加,在80℃时达到最高点,后略有下降。分析原因
温度升高,反应速率变快,当温度超过80℃时,抗坏血酸出现分解,导致还原性降低,还原铜的能力减弱
温度升高,反应速率变快,当温度超过80℃时,抗坏血酸出现分解,导致还原性降低,还原铜的能力减弱

(5)由上述实验可知:抗坏血酸还原铜离子可能存在的路径
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
。(用离子方程式表示)
结论:可以通过还原法去除铜。

【答案】6.67;柠檬酸是一种强络合剂,铜离子与柠檬酸结合能力大于与氢氧根离子的结合能力,致使铜离子无法完全与氢氧根离子结合形成氢氧化物沉淀;6;pH=6时铜离子沉淀率较高,而其他金属离子损失率相对较少;温度升高,反应速率变快,当温度超过80℃时,抗坏血酸出现分解,导致还原性降低,还原铜的能力减弱;Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu;Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:27引用:1难度:0.5
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    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (4)煅烧A的反应方程式是
     

    (5)ag烧渣经过上述工艺可得红氧化铁bg。药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
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    (1)焙烧时产生的主要有害气体是
     

    (2)若在空气中“酸浸”时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是:
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.1
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