(通用版)高考化学实验专项训练4．萃取法分离提纯金属元素.docxVIP

专项4萃取法分离提纯金属元素

1．在磁性材料、电化学领域应用广泛。以钴矿[主要成分是CoO、、，还含及少量、、CuO及等]为原料可制取。主要步骤如下：

（1）浸取：用盐酸和溶液浸取钴矿，浸取液中含有、、、、、、等离子。写出发生反应的离子方程式：___________。

（2）除杂：向浸取液中先加入足量氧化，再加入NaOH调节pH除去、、。有关沉淀数据如下表(“完全沉淀”时金属离子浓度)：

沉淀

恰好完全沉淀时的pH

5.2

2.8

9.4

6.7

10.1

若浸取液中，则须调节溶液pH的范围是___________(加入和NaOH时，溶液的体积变化忽略)。

（3）萃取、反萃取：向除杂后的溶液中，加入某有机酸萃取剂(HA)2，发生反应：。实验测得：当溶液pH处于4.5～6.5范围内，萃取率随溶液pH的增大而增大(如图-1所示)，其原因是___________。向萃取所得有机相中加入，反萃取得到水相。该工艺中设计萃取、反萃取的目的是___________。

（4）沉钴、热分解：向反萃取后得到的水相中加入溶液，过滤、洗涤、干燥，得到固体，加热制备。在空气中加热，反应温度对反应产物的影响如图-2所示，请写出500～1000℃时，发生主要反应的化学方程式___________。

2．锂离子电池的广泛应用要求处理电池废料以节约资源、保护环境。钴酸锂电池的正极材料主要含有LiCoO2、导电剂乙炔黑、铝箔及镀镍金属钢壳，处理该废旧电池的一种工艺如图所示。

回答下列问题：

（1）用NaOH溶液处理正极材料是为了除去废旧电池中的__________________，为提高该物质的去除率可采取的措施有__________________(任写两条)。

（2）“酸浸”过程中LiCoO2发生反应的离子方程式为_________________________。在“酸浸”过程中所用H2O2远高于理论用量，造成这一结果的原因为________________________________。

（3）“萃取”和“反萃取”可简单表示为，则反萃取过程中加入的试剂X是___________(填化学式)。

（4）已知Li2CO3溶解度随温度变化曲线如下图所示。加入Na2CO3溶液后应进行的操作是___________。

（5）设溶液中c(Co2+)=0.1mol?L-1，为沉淀Co2+，向CoSO4溶液中加入(NH4)2C2O4而不是Na2C2O4。利用如下数据通过列式计算说明原因：___________。已知：25℃时0.1mol?L-1(NH4)2C2O4溶液的pH约为6.4；0.1mol?L-1Na2C2O4溶液的pH约为8.35；Ksp[Co(OH)2]=6.0×10-15。

3．一种从阳极泥(主要成分为Cu、Ag、Pt、Au、Ag2Se、Cu2S等)中回收Se和贵重金属的工艺流程如图所示：

已知：①该工艺中萃取与反萃取的原理为：2RH+Cu2+=R2Cu+2H+。

②S2O易与Ag+形成配离子：Ag++2S2O=[Ag(S2O3)2]3-，上述工艺条件下该反应的平衡常数为K=2.80×1013。

③上述工艺条件下，AgCl的溶度积常数：Ksp(AgCl)=1.80×10-10。

回答下列问题：

（1）“焙烧”产生的SO2与SeO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se，该反应的化学方程式为__________________________________________。

（2）“滤渣I”的主要成分是_____________________(填化学式)；“酸浸氧化”中通入氧气，体现了绿色化学的思想，其目的是___________________________________。

（3）“反萃取剂”最好选用_____________________(填化学式)溶液。

（4）“溶浸”过程中滤渣II被Na2S2O3溶液溶解，发生反应的平衡常数为_____________________。

（5）“还原”过程中S2O没有参与氧化还原过程，“滤液IV”中还主要含有Na2SO3。“还原”过程中发生反应的离子方程式为_____________________。

（6）为减少工艺中试剂用量，“滤液IV”可返回___________________________________(填工序名称)工序循环使用。但循环多次后，银的浸出率会降低。试从化学平衡的角度解释可能的原因：_____________________。

4．镍、钴及其化合物在工业上有广泛的应用。工业上用红土镍矿(主要成分为NiO，含CoO、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO和SiO2)制备NiSO4·6H2O和钴的工艺流程如图所示。

已知：①Ni、Co的化学性质与Fe相似：

②溶液中金属离子开