高中 | 化学平衡常数 题目答案及解析

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选修四

第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡

化学平衡常数

如图为从预处理后的可充电电池粉末$\rm ($主要为$\rm NiO$$\rm CdO$$\rm CoO$$\rm Fe_{2}O_{3}$$\rm )$中回收重金属的工艺流程。

浸取过程为先加入$\rm NH_{4}HCO_{3}$溶液,再向其中通入$\rm NH_{3}$,滤液①中主要含$\rm [Cd(NH_{3})_{4}]^{2+}$$\rm [Ni(NH_{3})_{6}]^{2+}$$\rm [Co(NH_{3})6]^{2+}$$\text{CO}_{3}^{2-}$。写出$\rm NiO$浸取时发生反应的化学方程式:                

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$\\rm NiO+5NH_{3}+NH_{4}HCO_{3}=[Co(NH_{3})_{6}]CO_{3}+H_{2}O$

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由题给信息,浸取过程得到的滤液①中含$\rm [Cd(NH_{3})_{4}]^{2+}$$\rm [Ni(NH_{3})_{6}]^{2+}$$\rm [Co(NH_{3})_{6}]^{2+}$$\rm CO_{3}^{2-}$,可知$\rm NiO$浸取时发生反应的化学方程式为$\rm NiO+5NH_{3}+NH_{4}HCO_{3}=[Co(NH_{3})_{6}]CO_{3}+H_{2}O$

已知$\rm Co(OH)_{3}$为强氧化剂,向$\rm Co(OH)$ $\rm _{3}$中加入浓盐酸发生反应,写出该反应的离子方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目:                

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$\rm Co(OH)_{3}$为强氧化剂,由工艺流程可知经反应Ⅰ得到$\rm CoCl_{2}$溶液,因此$\rm Co(OH)_{3}$被浓盐酸还原为$\rm CoCl_{2}$,而浓盐酸被氧化为$\rm Cl_{2}$,故反应的离子方程式为:$\rm 2Co(OH)_{3}+6H^{+}+2Cl^{-}=2Co^{2+}+Cl_{2}↑+6H_{2}O$,电子由氯元素转移至$\rm Co$元素,反应转移$\rm 2$个电子,单线桥标出电子转移的方向和数目为:

“反萃取”的原理为$\rm NiR+2H^{+}=Ni^{2+}+2HR$有,需加入的试剂$\rm X$                

$\rm A$$\rm NaOH$溶液   $\rm B$.盐酸   $\rm C$.硫酸溶液   $\rm D$$\rm Ni$

“反萃取”后分离有机相和水相的操作为                

$\rm A$.过滤   $\rm B$.分液   $\rm C$.蒸馏   $\rm D$.重结晶

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$\\rm B$$\\rm C$

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萃取原理为:$\rm Ni^{2+}($水层$\rm )+2HR($有机层$\rm )\rightleftharpoons \text{NiR}$ $\rm ($有机层$\rm )+2H^{+}($水层$\rm )$,反萃取中,为促进$\rm Ni$向水相转移,平衡需逆向移动,结合流程中的产物为$\rm NiSO_{4}\cdot 6H_{2}O$,故应加入$\rm H_{2}SO_{4}$溶液。分离有机相和水相的操作为分液;

生成$\rm CdCO_{3}$沉淀是利用反应${{\left[ \text{Cd}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{4}} \right]}^{2+}}+\text{CO}_{3}^{2-}\rightleftharpoons \text{CdC}{{\text{O}}_{3}}+4\text{N}{{\text{H}}_{3}}$,列式计算${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{CdC}{{\text{O}}_{3}} \right)$                $\rm ($已知:常温下,该反应平衡常数${{K}_{1}}=2.75\times {{10}^{5}}$${{\left[ \text{Cd}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{4}} \right]}^{2+}}\rightleftharpoons \text{C}{{\text{d}}^{2+}}+4\text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}}$的平衡常数${{K}_{2}}=2.75\times {{10}^{-7}}\rm )$

[["

$\\rm 1.0\\times 10^{-12}$

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${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{CdC}{{\text{O}}_{\text{3}}} \right)=c(\text{CO}_{\text{3}}^{\text{2-}})\cdot c\left( \text{C}{{\text{d}}^{\text{2+}}} \right)=\dfrac{{{c}^{\text{4}}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)\cdot c\left( \text{C}{{\text{d}}^{\text{2+}}} \right)\cdot c(\text{CO}_{\text{3}}^{\text{2-}}\text{)}\cdot c\left( {{\left[ \text{Cd}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{\text{4}}} \right]}^{\text{2+}}} \right)}{c\left( {{\left[ \text{Cd}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{\text{4}}} \right]}^{\text{2+}}} \right)\cdot {{c}^{\text{4}}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}=\dfrac{{{K}_{不稳}}}{K}=\dfrac{\text{2}\text{.75}\times \text{1}{{\text{0}}^{\text{-7}}}}{\text{2}\text{.75}\times \text{1}{{\text{0}}^{\text{5}}}}=1.0\times {{10}^{-12}}$

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