组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 水溶液中的离子反应和平衡 > 沉淀溶解平衡 > 溶度积 > 溶度积常数相关计算
题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:45 题号:21015413
2021年6月24日,《一种硫酸铜废液制备高纯氧化铜》获得第22届中国专利优秀奖,其工艺流程如图:

已知:①硫酸铜废液中的杂质离子仅含Na+、Fe2+、Fe3+、Al3+等。
②25℃时的溶度积:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.25×10-33
回答下列问题:
(1)双氧水能把Fe2+氧化为Fe3+,写出反应的离子方程式________;如图是双氧水的氧化效率随温度变化的曲线,请解释氧化效率变化的原因________

(2)“除铁铝”时,为使Fe3+和Al3+沉淀完全(溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol•L-1),需加入CuO调节溶液pH至______(lg2=0.3)。
(3)“洗涤”目的是为了除去硫酸铜晶体表面沾附的少量杂质,杂质的化学式为______,洗涤所需要的玻璃仪器有______,判断晶体洗涤干净的实验操作是________
(4)如图装置可在净化含尿素[CO(NH2)2]废水的同时提供电能,以下说法正确的是________
A.温度越高,反应速率越快,装置的转化率越高
B.该装置工作时,b为正极,发生还原反应
C.装置内溶液电流的方向由,电子的流向与之相反
D.工作一段时间后,正极区域pH会显著升高

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【推荐1】一种从阳极泥(主要成分为等)中回收和贵重金属的工艺流程如下图所示.

已知:①该工艺中萃取与反萃取原理为:
在碱性条件下很稳定,有很强的络合能力,易与形成配离子:,常温下该反应的平衡常数
回答下列问题:
(1)“滤渣Ⅰ”的主要成分是____________;“酸浸氧化”中通入氧气的目的是___________________
(2)“反萃取剂”最好选用____________(填化学式)溶液.
(3)“溶浸”中发生的反应为,该反应的平衡常数__________[已知].
(4)“滤液Ⅳ”中含有,则“还原”中发生反应的离子方程式为____________________;“滤液Ⅳ”可返回“溶浸”工序循环使用,但循环多次后,银的浸出率会降低,原因是________________(试用平衡原理解释).
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【推荐2】三氧化二镍(Ni2O3)是一种灰黑色无气味有光泽的块状物,易碎成细粉末,常用于制造高能电池。工业上以金属镍废料生产NiCl2,继而生产Ni2O3的工艺流程如下:

   

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L1计算)。
氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Ni(OH)2
开始沉淀的pH1.85.83.07.1
沉淀完全的pH3.28.85.09.2
(1)为了提高金属镍废料浸出的速率,在“酸浸”时可采取的措施有①适当升高温度;②搅拌;③________等。
(2)酸浸后的酸性溶液中含有Ni2、Cl,另含有少量Fe2、Fe3、Al3等。沉镍前需加Na2CO3控制溶液pH范围为____________________
(3)从滤液A中可回收利用的主要物质是Na2CO3________
(4)“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为__________________________________
(5)工业上用镍为阳极,电解0.05~0.1 mol·L1 NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液,可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其他条件一定时,NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示,则①NH4Cl的浓度最好控制为__________________________

   

②当NH4Cl的浓度大于15g·L1时,阴极有气体生成,导致阴极电流效率降低,写出相应的电极反应式:________________________
(6)如果在“沉镍”步骤把Na2CO3改为加草酸,则可以制得草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)。草酸镍晶体在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时,可以制得Ni2O3,同时获得混合气体。草酸镍晶体受热分解的化学方程式为___________________________________
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【推荐3】砷的化合物可用于半导体领域。一种从酸性高浓度含砷废水[砷主要以亚砷酸()形式存在,废水中还含有一定量的硫酸]中回收砷的工艺流程如下:

已知;
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.砷酸()在酸性条件下有强氧化性,能被等还原;
Ⅳ.
回答下列问题;
(1)“沉砷”时,亚砷酸转化为的化学方程式为_____________________________
(2)“沉砷”时产生的废气可用______________溶液吸收处理(填化学式)。
(3)“NaOH溶液浸取”后,所得“滤渣”的主要成分是_________(填化学式);此时溶液中存在平衡:,该反应的平衡常数K_____________(保留2位小数)。
(4)向滤液Ⅱ中通入氧气进行“氧化脱硫”,反应的离子方程式为_____________________
(5)“沉砷”过程中FeS不可用过量的替换,原因是       ______________________________(从平衡移动的角度解释)。
(6)该流程最后一步用“还原”砷酸,发生反应的化学方程式为____________________
(7)某含砷化合物晶体的晶胞如图所示,As原子位于紧邻Ni原子构成的正三棱柱的体心。晶胞参数为a pm、a pm、c pm,则该晶体的密度为_______(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为)。

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