【題目】
廢舊可充電電池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金屬元素，一種混合處理各種電池回收金屬的新工藝如下圖所示。
已知：Ⅰ．濾液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3) 62+等物質。
Ⅱ．萃取和反萃取的反應原理分別為:
Ni(NH3)62++ 2HR
NiR2+2NH4++4NH3 ；NiR2+2H+Ni2+ +2HR
(1)為了加快浸取速率，可采取的措施為__________（任寫一條）。
(2)已知浸取過程中NH3和NH4+的物質的量之和與Ni、Cd、Co浸取率的關系如表2所示。
表2 浸取過程中氨總量與各離子浸取率的關系
編號 | n(NH3)+ n(NH4+)/mol | Ni浸取率/% | Cd浸取率/% | Co浸取率/% |
① | 2.6 | 97.2 | 88.6 | 98.1 |
② | 3.5 | 86.0 | 98.8 | 86.7 |
③ | 4.8 | 98.4 | 98.8 | 94.9 |
④ | 5.6 | 97.7 | 85.1 | 96.8 |
⑤ | 9.8 | 95.6 | 84.1 | 96.1 |
則可采用的最佳實驗條件編號為_____。
(3)Co(OH)3與鹽酸反應產生氣體單質，該反應的化學方程式______。
(4)操作①的名稱為_________、過濾、洗滌。
(5)向有機相中加入H2SO4能進行反萃取的原因為_______（結合平衡移動原理解釋）。
(6)將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀，并產生使紅色石蕊試紙變藍的氣體，該反應的離子方程式為___。
(7)上述工藝流程中可能循環使用的物質為______。
(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0×10-12，Ksp(NiCO3)=1.4×10-7。若向物質的量濃度均為0.2mol/L的Cd2+和Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液(設溶液體積增加1倍)，使Cd2+恰好沉淀完全，即溶液中c(Cd2+)=1.0×10-5mol/L時，是否有NiCO3沉淀生成(填“是”或者“否”)____。
【答案】攪拌(適當升溫或增大浸取劑的濃度) ③ 2Co(OH)3 +6HCl=2CoCl2 +Cl2↑+6H2O 蒸發濃縮、冷卻結晶 根據NiR2+2H+
Ni2+ +2HR可知，加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向右移動 Cd(NH3)42+ +CO32-
CdCO3↓ + 4NH3↑ NH3、有機萃取劑 否
【解析】
已知已預處理的電池粉末，經過NH3和(NH4)2CO3水溶液的浸取后，得到的濾液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3)62+等物質，在濾液①中通入空氣進行催化氧化，得到Co(OH)3沉淀和濾液②，從而將Co元素分離出來，Co(OH)3與鹽酸發生氧化還原反應得到CoCl2溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到CoCl26H2O晶體；在濾液②中加入有機萃取劑，發生反應Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3，從而將Cd元素與Ni元素分離，水相中含有Cd(NH3)42+，將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀；在有機相中加入硫酸進行反萃取，發生反應NiR2+2H+Ni2+ +2HR，得到NiSO4溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到NiSO46H2O晶體，據此分析解答。
(1)攪拌、適當升溫或增大浸取劑的濃度，均可加快浸取速率；
(2)通過表2中，浸取過程中氨總量與各離子浸取率的關系數據可知，當n(NH3)+n(NH4+)=4.8mol時，對Ni、Cd、Co浸取率都比較高，因此可采用的最佳實驗條件編號為③；
(3)Co(OH)3與鹽酸反應生成CoCl2溶液，由此可知Co元素表現了氧化性，則HCl表現還原性，產生的氣體單質應為Cl2，根據得失電子守恒，元素守恒可配平該反應的化學方程式為2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O；
(4)CoCl2溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到CoCl26H2O晶體；
(5)根據以上分析可知，在有機相中加入硫酸進行反萃取，發生反應NiR2+2H+Ni2+ +2HR，得到NiSO4溶液，從平衡移動原理的角度解釋，即根據NiR2+2H+Ni2+ +2HR可知，加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向右移動，從而得到NiSO4溶液；
(6)水相中含有Cd(NH3)42+、CO32-，將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdCO3沉淀，并產生使紅色石蕊試紙變藍的氣體，則該氣體為NH3，則該反應的離子方程式為Cd(NH3)42++CO32-CdCO3↓ +4NH3↑；
(7)由以上分析可知，上述工藝流程中可能循環使用的物質為NH3、有機萃取劑；
(8)當Cd2+恰好沉淀完全時，溶液中
，此時溶液中，Q(NiCO3)=c(Ni2+)c(CO32-)=0.1×1.0×10-7=1.0×10-8＜Ksp(NiCO3)，故沒有NiCO3沉淀生成。
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【題目】下列有關化學反應與能量變化的說法正確的是
A. 如圖所示的化學反應中，反應物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和
B. 相同條件下，氫氣和氧氣反應生成液態水比生成等量的氣態水放出的熱量少
C. 金剛石在一定條件下轉化成石墨能量變化如圖所示，熱反應方程式可為:C(s金剛石) =C(s，石墨) H＝-(E2—E3)kJ·mol—1
D. 同溫同壓下，H2(g)+C12(g)==2HCl(g)能量變化如圖所示，在光照和點燃條件下的△H相同
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【題目】金屬原子在二維空間里的放置有下圖所示的兩種方式,下列說法中正確的是( )
A.圖(a)為非密置層,配位數為6
B.圖(b)為密置層,配位數為4
C.圖(a)在三維空間里堆積可得六方密堆積和面心立方密堆積
D.圖(b)在三維空間里堆積僅得簡單立方堆積
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【題目】“太陽水”電池裝置如圖所示，該電池由三個電極組成，其中 a 為TiO2電極，b 為Pt 電極，c 為 WO3 電極，電解質溶液為 pH=3 的 Li2SO4-H2SO4 溶液。鋰離子交換膜將電池分為 A、B 兩個區，A 區與大氣相通，B 區為封閉體系并有 N2 保護。下列關于該電池的說法錯誤的是
A.若用導線連接a、c，則 a 為負極，該電極附近 pH 減小
B.若用導線連接 a、c，則 c 電極的電極反應式為HxWO3-xe－=WO3+ xH+
C.若用導線連接 b、c，b 電極的電極反應式為 O2+4H++4e－=2H2O
D.利用該裝置，可實現太陽能向電能轉化
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【題目】丙烯(C3H6)是石油化工行業重要的有機原料之一，主要用于生產聚丙烯、二氯乙烯、異丙烯等產品。
(1)丙烷脫氫制備丙烯。由圖可得C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g) ΔH=___kJ/mol。
①為了同時提高反應速率和反應物的平衡轉化率，可采取的措施是___。
②目前在丙烷脫氫制丙烯時常加入適量的O2，讓其同時發生下列反應：
2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH=-235kJ/mol，通入O2的目的是___。
(2)以C4H8和C2H4為原料發生烯烴歧化反應C4H8+C2H42C3H6(g) ΔH>0。
①某溫度下，上述反應中，正反應速率為v正=k正c(C4H8)c(C2H4)、逆反應速率為v逆=k逆c2(C3H6)，其中k正、k逆為速率常數，該反應使用WO3/SiO2為催化劑，下列說法中正確的是___。
A.催化劑參與了歧化反應，但不改變反應歷程
B.催化劑使k正和k逆增大相同的倍數
C.催化劑降低了烯烴歧化反應的活化能，增大了活化分子百分數
D.速率常數的大小與反應歷程無關系
②已知t1min時達到平衡狀態，測得此時容器中n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol且平衡時C3H6的體積分數為25%。再往容器內通入等物質的量的C4H8和C2H4，在新平衡中C3H6的體積分數___25%。(填“>”、“<”、“=”)
(3)工業上可用丙烯加成法制備1，2—二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)，主要副產物為3—氯乙烯(CH2=CHCH2Cl)，反應原理為
Ⅰ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g)
Ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)
一定溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化劑作用下發生反應I、Ⅱ，容器內氣體的壓強隨時間的變化如下表所示。
①用單位時間內氣體分壓的變化來表示反應速率，即v=
，則前120min內平均反應速率v(CH2ClCHClCH3)=___kPamin-1。
②該溫度下，若平衡時HCl的體積分數為12.5%，反應Ⅰ的平衡常數Kp=__kPa-1。(Kp為以分壓表示的平衡常數，保留小數點后2位。)
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【題目】如圖所示是探究某氣體化學性質的實驗裝置，圖中B為活塞。如先打開B，在A處通入干燥氯氣，C中紅色布條顏色無變化；當關閉B時，C中紅色布條顏色褪去。則D瓶中盛有的溶液是（ ）
A.濃H2SO4B.飽和NaCl溶液
C.NaOH溶液D.NaBr溶液
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【題目】鋰—磷酸氧銅電池正極的活性物質是Cu4O(PO4)2，可通過下列反應制備：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
（1）寫出基態Cu2+的核外電子排布式：___。與Cu同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有___（填元素符號），上述方程式中涉及到的N、O元素第一電離能由小到大的順序為 ___。
（2）PO43－ 的空間構型是____。
（3）與NH3互為等電子體的分子、離子有___、 __(各舉一例)。
（4）氨基乙酸銅的分子結構如圖，碳原子的雜化方式為___。
（5）在硫酸銅溶液中加入過量KCN，生成配合物[Cu(CN)4] 2-，則1molCN－中含有的π鍵的數目為____。
（6）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結構單元如右圖所示。則該化合物的化學式為____。
（7）銅晶體為面心立方最密堆積，銅的原子半徑為127.8pm，列式計算晶體銅的密度____。
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【題目】實驗室常用熱的氫氧化鈉溶液洗去試管內壁沾有的硫單質，發生反應6NaOH＋3S
2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。關于該反應的說法不正確的是( )
A. 硫既是氧化劑又是還原劑 B. 硫化鈉是還原產物
C. 硫既表現氧化性又表現還原性 D. 消耗3 mol 硫，轉移電子6 mol
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【題目】以冶銅工廠預處理過的污泥渣(主要成分為 CuO 和 Cu)為原料制備 CuSO45H2O 晶體的流程如下 ：
已知：①CuO在氨水作用下可以生成 Cu(NH3)4(OH)2
②CuSO45 H2O 加熱到 4 5℃時開始失水。
請回答:
(1)步驟 l 中，空氣的主要作用是____。
(2)下列關于步驟II說法不正確的是____。
A.操作 1 可選擇傾析法過濾， 玻璃棒的作用是： 先攪拌， 再引流
B.操作 1 應趁熱過濾， 要防止液體 1 中的溶質因冷卻而析出
C.操作 1 為抽濾，在加入需抽濾的物質時，用玻璃棒引流液體， 玻璃棒底端需緊貼在濾紙上
D.抽濾時，布氏漏斗的底部斜口面需正對抽濾瓶的抽氣口處， 是為了提高抽濾的速率
(3)液體 1 通過步驟 III 與步驟IV可得到CuSO45 H2O 晶體 。
①蒸氨過程的生成物均是由兩種元素組成的化合物， 則除氨外其余產物的化學式為_____。
②步驟IV中包含多步操作， 將下列步驟按正確的步驟排序(必要時步驟可重復選)。_____→得到固體物質→ ____ →將液體放于蒸發皿中加熱→ ____→_____→_____→_____ →得到晶體
a.過濾 b.用玻璃棒不斷攪拌溶液 c.用足量稀硫酸溶解固體 d.停止加熱 e.至溶液表面析出晶膜
(4)步驟1中分別選用氨水、氨水－碳酸銨混合溶液氨浸時， 銅元素回收率隨溫度變化如圖所示。
①浸取液為氨水時，反應溫度控制為 55℃，溫度過高銅元素回收率降低的原因是_______。
②浸取液為氨水一碳酸銨混合溶液時，銅元素回收率受溫度影響較小的原因可能是______。
(5)為了提高 CuSO4晶體的產率， 實驗室還采用以下方法： 將CuSO4 溶液轉移至蒸餾燒瓶中， 加入適量冰醋酸， 通過下圖所示的裝置獲取晶體。
①加入適量乙酸的目的是：_____。
②圖中接真空泵的作用是：______。
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