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精彩三年选考尖峰 化学2023
冲A小卷4 化学反应的计算及图像分析
(建议时间:40分钟)
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1.钴在冶金、化工及航天航空技术等领域应用广泛。从废旧锂
离子电池中回收钴的实验方法:将废旧锂电池处理分离得到
的活性物质(主要成分是LiCoO2,不溶于水)与足量20%的过
氧化氢溶液混合,用酸调节溶液的pH≤4,恒温水浴两小时。
(1)酸性介质条件下,LiCoO2与H2O2反应生成Co2+。该反应
的离子方程式为
__________________________________________________。
(2)用柠檬酸(弱酸)调节溶液的pH,柠檬酸的浓度对Co2+浸出
率的影响如图1所示。
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①当柠檬酸的浓度超过1 mol·L-1时,Co2+浸出率几乎不变的原因是____________________________________________________
________________________________________________________
___________________________________。
柠檬酸是弱酸,在浓度达到1mol·L-1时,电离度达到最大
柠檬酸浓度继续增大,电离度减小,H+的物质的量浓度几乎
保持不变,因此Co2+浸出率不再增加
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②现用锌棒作阳极、石墨作阴极电解柠檬酸酸浸后的溶液,可以将Co2+还原为Co单质。不同pH的溶液中Co2+残留率随时间的变化如图2所示。已知:c(Zn2+)为1 mol·L-1时,Zn2+开始沉淀的pH为5.4。结果表明pH=4时电解效果最好,原因是
________________________________________________________
________________________________________________________
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(3)金属Co与CO、H2在高压条件下可制得羰基氢
钴[HCo(CO)4]。HCo(CO)4与R—CH===CH2可
通过高碳烯烃氢甲酰化反应生成高碳醛,反应
历程如图3所示,反应中HCo(CO)4的作用是_________,
随着阳极锌的溶解,溶液中锌离子浓度逐渐增大,在一定pH
的水溶液中生成Zn(OH)2沉淀覆盖在锌电极表面,阻碍电解反
应的进一步进行,而H+浓度越大,生成Zn(OH)2越少
催化剂
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写出反应③生成高碳醛的化学方程式:
____________________________________________________。
【解析】(1)酸性条件下,LiCoO2与H2O2反应生成Co2+、Li+、O2和H2O,该反应的离子方程式为2LiCoO2+H2O2+6H+
2Co2++2Li++O2↑+4H2O。(2) ①由2LiCoO2+H2O2+6H+
2Co2++2Li++O2↑+4H2O反应可知,随着H+浓度的增大,Co2+浓度逐渐增大,但因为柠檬酸是弱酸,在浓度达到1 mol·L-1时,电离度达到最大,柠檬酸浓度继续增大,电离度减小,H+的物质的量浓度几乎保持不变,因此浸出率不再增加。
+H2―→RCH2CH2CHO+HCo(CO)4
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②因为c(Zn2+)为1 mol·L-1时,Zn2+开始沉淀的pH为5.4。随着阳极锌的溶解,溶液中锌离子浓度逐渐增大,在一定pH的水溶液中生成Zn(OH)2沉淀覆盖在锌电极表面,阻碍电解反应的进一步进行,H+浓度越大,生成Zn(OH)2越少,由图可知pH=4时电解效果最好。(3)由反应历程图3所示可知,金属Co与CO、H2在高压条件下可制得羰基氢钴[HCo(CO)4]。HCo(CO)4与R—CH===CH2可通过高碳烯烃氢甲酰化反应生成高碳醛,反应中HCo(CO)4的作用是催化剂,反应③生成高碳醛的化学方程式为
+H2―→RCH2CH2CHO+HCo(CO)4。
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2.过氧化氢、次氯酸都具有强氧化性,且不稳定,都可作杀菌
消毒剂和漂白剂。
(1)MnO2催化过氧化氢分解反应的机理分为三步。
第一步:MnO2+H2O2===Mn2++2OH-+O2↑
第二步:Mn2++2OH