Question

【題目】我國核電技術居于世界前列。從鈾礦石中提取核燃料的過程中，UO3可用酸性浸出劑或堿性浸出劑轉化成鈾氧基離子UO22+的化合物。

（1）寫出硫酸酸浸時的化學方程式__________________________，為了提高浸出率，可采取的措施是__________________（寫兩條）。

（2）MnO2的作用是在酸性條件下將Fe3+氧化UO2形成的Fe2+迅速氧化成Fe3+，使Fe3+繼續氧化UO2。寫出這兩步的離子方程式__________________，__________________。當溶液中Fe3+的濃度達到1~2g/L時就能有效地溶解UO2，此時Fe3+的物質的量濃度范圍相當于______________。

（3）UO3用碳酸鈉溶液堿法浸取時生成[UO2(CO3)3]4-離子，寫出該浸出化學反應方程式_________________________________。

（4）已知：HCN的電離常數Ka=4.9×10－10，H2S的電離常數Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.0×10-15，向NaCN溶液中通入少量的H2S氣體，反應的化學方程式為_________________________。在廢水處理領域中常用H2S將Mn2+轉化為MnS除去，向含Mn2+為0.0020 mol·L-1的廢水中通入一定量的H2S氣體，調節溶液的pH=a，當HS-濃度為1.0×10-4 mol·L―1時，Mn2+開始沉淀，則a=__________。[已知：Ksp(MnS)=1.4×10-15]

Answer 1

【答案】 UO3+H2SO4==UO2SO4+ H2O 攪拌、適當提高溫度、適當增大酸的濃度等 MnO2+2Fe2++4 H+== Mn2++2Fe3++2H2O 2Fe3++UO2== 2Fe2++ UO22+ 0.018~0.036mol/L UO3+3Na2CO3+ H2O==Na4 [UO2(CO3)3]+2NaOH NaCN+H2S=HCN+NaHS 6

【解析】（1）可用酸性浸出劑硫酸把UO3轉化成鈾氧基離子UO22+的化合物，所以硫酸酸浸出時的化學方程式為：UO3+H2SO4==UO2SO4+ H2O。根據加快化學反應速率的因素進行解答。為了提高浸出率，可采取的措施是攪拌、適當提高溫度、適當增大酸的濃度等方法。

（2）MnO2的作用是在酸性條件下將Fe2+氧化成Fe3+，其反應的離子方程式為：MnO2+2Fe2++4 H+= Mn2++2Fe3++2H2O，生成的Fe3+又將UO2氧化形成UO22+，其反應的離子方程式為：2Fe3++UO2=2Fe2++ UO22+。當溶液中Fe3+的濃度達到1~2g/L時就能有效地溶解UO2，Fe3+的濃度分別為 1g/56g.L-1=0.018mol.L-1, 2g/56g.L-1=0.036mol.L-1.所以此時Fe3+的物質的量濃度范圍相當于0.018~0.036mol/L。答案： MnO2+2Fe2++4 H+== Mn2++2Fe3++2H2O 2Fe3++UO2== 2Fe2++ UO22+ 0.018~0.036mol/L

（3）UO3用碳酸鈉溶液堿法浸取時生成[UO2(CO3)3]4-離子，其浸出的化學反應方程式為：UO3+3Na2CO3+ H2O==Na4 [UO2(CO3)3]+2NaOH 。

（4）因為HCN的電離常數Ka=4.9×10－10，H2S的電離常數Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.0×10-15，所以向NaCN溶液中通入少量的H2S氣體，反應的化學方程式為NaCN+H2S=HCN+NaHS。因為MnS = Mn2++S2- Ksp(MnS)=1.4×10-15 所以當Mn2+為0.0020 mol·L-1開始沉淀時c(S2-)=7×10-13，根據Ka2=7.0×10-15，HS-濃度為1.0×10-4 mol·L―1時，c(H+)=1.0×10-6 mol·L―1

所以PH=-lgc(H+)=- lg1.0×10-6=6.。答案：NaCN+H2S=HCN+NaHS 6