分离过程化学习题答案

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1、第一章习题1.答案:用硫酸高铁矿浸出细磨黄铜矿的过程为固膜扩散控制,在浸出过程中,生成了致密层的硫,包覆在矿物颗粒的表面,这就是硫酸高铁矿浸出细磨黄铜矿的反应速率特别低的原因。2、氯离子和铁离子生成多级配合物,试计算 HCl浓度为1.00mol/L 的时候,Fe3+, FeCl2+ , FeCl2+, FeCb, FeCl/的浓度,并计算此时 自由Fe3+离子占Fe总浓度的百分数。已知Fe (田)-Cl配合物体系 的逐级稳定常数 Ki=4.2,心=1.3, K3=0.040, K4=0.012 (25 C,I=1.0) , CFeci3=0.01 mol/L。解:B 1= Ki=4.2, 3

2、2= KiXK2=5.46,B 3= K1XK2X K3=0.48, 3 4= K1X K2XK3XK4=0.00262Fe3 TFe34 9.23 10 4mol / L1iC1 2Cl 3Cl 4Cl _2 _3 _3FeCl 1Fe Cl 3.8 10 mol / LFeCl2 1Fe3 Cl 3.8 103mol/LFeCl2 2Fe3 Cl 2 5.0 10 3mol/LFeCl33Fe3 Cl 3 2.0 10 4mol/LFeCl4 4Fe3 Cl 4 2.4 10 6mol/LFe31nCl n9.19%3.、已知草酸的电离常数为lgKai=-1.4, lgKa2=-3.8,试

3、计算pH=3时,溶液中C2O4-, HC2O4-, H2c2。4占草酸总量的百分数。B 2=1.58x 105解:由已知可得,B 1=6309.6, 且H+=10-3mol/L ,则11 nH n1H 1nH n2H 21nH n13.39%84.49%2.12%4、计算NH3在溶液中加合质子不超过1%时最低pH值,已知NH3 的加质子常数为lgKH=9.4。解:平衡时,l/H NH4K NH3H H NH4KTNH31%99% 109.44.02 10 12mol/L贝U pH=11.45、NH3-NH4NO3缓冲溶液中,NH3和NH4+的总浓度为0.2mol/L,该 溶液中有总浓度为 1.

4、0X10-4 mol/L的Ni (H)盐,已知该溶液的 pH=10.0,各级配离子的稳定常数为lg (3 1=2.75, lg B 2=4.95, lg (33=6.64, lg 8 4=7.79, lg 8 5=8.50, lg B 6=8.49, Ni (OH) +的稳定常数 lgKi=4.6, NH4+的加质子常数lgKH=9.4,试计算此溶液中游离的Ni2+ 的浓度。解:LpH pKH lg 1NH4 NH3NH3NH40.2mol/L,解得NH3=0.16mol/LNi2 1TNn 1.01 10 9mol/LnNH3KiOH 解:由 lgKH=9.4 可得 pKa=9.4而 pH=

5、pKa+lg(NH 3/NH 4+) pH=10.0 NH 3+NH 4+=0.2mol/LNH3=0.1598mol/LNi2+Ni(NH 3)n+Ni(OH) +=10-4mol/LNi2+Ni(NH 3)n= Ni 2+(1+例NH3+ 色NH 32+ +何NH36)=Ni2+X8.678X 104mol/LNi(OH) += Ni2+XOH-XKaNi2+=10-4/(1+8.678X 104+10-4X 104.6)=1.15X 10-9mol/L 第二章习题1. 答案:因为铅不仅被硫酸铅表面吸附,而且大量的被硫酸铅包藏于内, 而醋酸铵不能浸取硫酸铅内部的铅, 所以沉淀的铅不能全部被

6、醋酸铵浸取。2. 答案:BaSO4 与 CaSO4 是化学类似物,有相同的化学构型,在大量钡盐沉淀时, 有少量钙也沉淀下来, 形成混晶; 包藏作用会更大,因为后一种方法使溶液中有大量钡存在,会有大量钡盐析出。5 .在BaB2RaB2H2O体系中,如果自饱和溶液中十分缓慢结晶时,满足均匀分配公式 , 如果自饱和溶液中迅速结晶时, 满足非均匀分配公式 , 假若结晶系数和分配系数相等,且等于 10, 试计算在上述两种情况下,当BaB2从溶液中结晶出一半时,RaB2结晶出来百分之几? 如果重复上述操作10次,得到的晶体中,BaBr2和RaB2各占原始量 的百分之几 ?解: (1) 自过饱和溶液中迅速结

7、晶时,满足非均匀分配的数学表达式:ln(a/ (a x )=入 lpbb-y)当入=10 y=b/2 时,Ma=11/2g 1/210=99.9%当重复 10 次时,(99.9%)10=92.9%( RaBr2)(0.5)10=1 1024 (BaBr2)(2) 自过饱和溶液中缓慢结晶时,满足均匀分配的数学表达式:M(a- x 尸Dy/ (b-y)当 D=10, y=b/2 时,有 M(a x)=(10X b/2) /(b-b/2),则 M a= 90.9%当重复 10 次时,(90.9%)10=38.5% ( RaBr2 )(0.5)10=1 1024 (BaBr2)6 .溶液中某放射性元素

8、在硅胶上的吸附服从 Freundlich公式(吸附量 用毫摩尔/克,浓度用毫摩尔/升表示),式中k = 0.15, n=3,把10g硅胶 加入100 ml该放射性元素浓度分别为 0.010, 0.020, 0.100 mol/L的溶 液中,试求吸附达到平衡时,该放射性元素被吸附的百分数?1解:设平衡后的浓度为xmmol/L ,则c0 x=15x,在C=10, 20, 100mmol/L时,用试差法可解得C0=10mmol/L, x=0.273, Y%=97.27%C0=20mmol/L, x=1.798, Y%=91.06%C0=100mmol/L, x=46.18, Y%=53.82%7.由

9、均相溶液中以铭酸盐共沉淀钢和镭,得如下的分析结果: 沉淀 Ba% 6.0 11.3 22.1 34.1 43.7 54.5 64.5 沉淀 Ra% 29.7 50.3 75.5 89.9 95.1 98.7 99.5试计算分配系数D,入并绘制D和入对沉淀Ba的曲线,对结果进 行讨论.解:Ba%= y b,Ra%=xa则DRa% 11-Ra%gBa%Ba%ln(1 ln(1Ra%)Ba%)沉淀Ba%611.322.134.143.754.564.5沉淀Ra%29.750.375.589.995.198.799.5D6.627.9410.8617.2025.0063.39109.53入5.705.

10、835.635.505.255.515.12D,人与Ba%勺关系结晶系数100.0080.00-8060.00-40.00-20.00-* , 0.00110204060Ba%由此可见,以铭酸盐共沉淀钢和镭满足非均匀分布第三章溶剂萃取(I)一无机物的溶剂萃取1、 用P204煤油自水溶液中萃取Cu和Co,假定相比为1: 3,单 级萃取后,实测两相浓度为Cuo=32.4g/L, Cu=0.21g/L, Coo=0.075g/L, Co=0.47g/L.试计算 Dcu, Ecu, Deo, Eco, B Cu/Co解:已知R=1/3,DeuDe。EcuEcoCu/CoCu org Wq Coorg

11、C*Deu R Deu RDe。RDeo R Deu Deo丝 154.290.210.0750.1600.47- 0.981 1- 0.0506 1964.312、8一羟基唾咻(以HOx表示)在水和三氯甲烷的分配是简单分子但它是质,在水相中有下列反应:H?OxKH2OxKHOx Ox2HOxKH2OHOxHOxH 1.3105KO工 1.4 10101.3 105H 1 1.4 10 10/H HOx在两项中的分配常数解:(1)Dm瑞720请导出分配比Dm表达式(D为A ,H +的函数)计算pH = 2, 6, 12时D的值HOxorgH20xaq HOJq OxaqHOxorgHOxaqH

12、 kH2OxHOxaq HOxaqkOx /H 7201 k。/H x1(2)由上式计算可得,pH=2, D=0.553pH=6, D=637.1 pH=12, D=5.113、P204煤油自H2SO4介质溶液中萃取微量Fe(III),其反应式为Fe3+3(HA)2(o)fFe(HA2)3(o)+3H+,求水相中 SO42-总值为 1.0mol/L, SO42-与 Fe(III)形成的各级配阴离子 Fe3+nSO42-Fe(SO4)n(2n-5)-积累 稳定常数 B 1=100, p 2=1000, p 3 =5000,已知 pH=1 时,SO42-中有 10%是以SO42-形式存在,此时实测

13、Fe(III)的分配比D1=15,现在 pH=2, SO42-为总硫酸根浓度的50%, Fe(III)的分配比D2是多少? 解:3 、D Fe org Fe( HA2)3orgD333Fe3 aq Fe3 FeSO4 FeM” FeBO4/kFe3 H 2A23 /H 333_23_223_23Fe 1Fe “SO ?Fe SO4 ?Fe SO4 kH 2A23 /H 3 11SO2 2SO: 22SO2 3将 pH=1, B 1 , B 2, B 3, SO42-1, D1 值代入上式,可得3kH 2A23=0.39;则 pH=2, B1, B 2,83, SO42-2代入,可得 D2=421.174、用 P204从酸性水溶液中萃取UO22+,反应式可写为UO22+2(H2A2)(o)- UO2(HA2)2(o)+2H+,平 衡 水 相中的 条件为 H2SO4=0.4mol/L, pH=0.37, Cu=0.001mol/L, 原始有 机相中

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