廢棄的鋰離子電池中含有大量Co、Ni、Mn、Cu、Al等金屬元素,需回收處理。檸檬酸因具有酸性和較好的絡(luò)合性,可用于浸出金屬離子并得到檸檬酸浸出液,下列是某小組研究從檸檬酸浸出液中去除銅的方法。
方法一:調(diào)pH去除銅
資料1:金屬離子沉淀的pH
Al(OH)3 | Cu(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 | |
開始沉淀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 |
6.67
6.67
去除溶液中銅離子。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測得不同pH下銅的沉淀率如表。
pH | 5 | 8 | 10 | 12 |
銅的沉淀率 | 2.3 | 7.2 | 9.8 | 12 |
檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀
檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀
。結(jié)論:不可以通過調(diào)pH去除銅。方法二:還原法去除銅
資料2:抗壞血酸(C6H8O6)具有較強(qiáng)的還原性,氧化后為脫氫抗壞血酸(C6H6O6);受熱易分解。
向檸檬酸浸出液中加入抗壞血酸能有效的將Cu2+還原成金屬Cu。某實(shí)驗(yàn)小組研究了相同條件下,pH、反應(yīng)時間和溫度分別對Cu沉淀率的影響。
(3)依據(jù)圖1和圖2,判斷沉淀銅選擇最佳pH為
6
6
,理由是 pH=6時銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對較少
pH=6時銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對較少
。(4)從圖3可以看出,隨著溫度的升高,相同時間內(nèi)Cu的沉淀率先逐漸增加,在80℃時達(dá)到最高點(diǎn),后略有下降。分析原因
溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時,抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱
溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時,抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱
。(5)由上述實(shí)驗(yàn)可知:抗壞血酸還原銅離子可能存在的路徑
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu
,Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
。(用離子方程式表示)結(jié)論:可以通過還原法去除銅。
【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用.
【答案】6.67;檸檬酸是一種強(qiáng)絡(luò)合劑,銅離子與檸檬酸結(jié)合能力大于與氫氧根離子的結(jié)合能力,致使銅離子無法完全與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化物沉淀;6;pH=6時銅離子沉淀率較高,而其他金屬離子損失率相對較少;溫度升高,反應(yīng)速率變快,當(dāng)溫度超過80℃時,抗壞血酸出現(xiàn)分解,導(dǎo)致還原性降低,還原銅的能力減弱;Cu2++C6H8O6=C6H6O6+2H++Cu;Cu(OH)2+C6H8O6=C6H6O6+2H2O+Cu
【解答】
【點(diǎn)評】
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