Question

（16分）CoCl2·6H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工藝流程

如下：

已知：①浸出液含有陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分陽(yáng)離子沉淀時(shí)溶液的pH見下表：(金屬離子濃度為：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
開始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃，加熱至110~120℃時(shí)，失去結(jié)晶水生成CoCl2。

（1）寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式____________________。

（2）寫出加適量NaClO3發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式_________________________________。

（3）“加Na2CO3調(diào)pH至a”，過濾所得到的沉淀為 。

（4）“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，依次是_______,_________和過濾。

（5）萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如下圖。向“濾液”中加入萃取劑的目的是 ；其使用的最佳pH范圍是___________(填選項(xiàng)序號(hào))。

A．2.0~2.5 B．3.0~3.5

C．4.0~4.5 D．5.0~5.5

（6）為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量，稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量AgNO3溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100％，其原因可能是 （答一條即可）。

（7）已知某鋰離子電池正極是LiCoO2，含Li＋導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。充電時(shí)，Li＋還原為L(zhǎng)i，并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳-6（C6）中（如下圖所示）。若該電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2＋C6 CoO2＋LiC6，則電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式為： 。

 

 

Answer 1

（1）Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；（2）ClO3-++6Fe2++6H+= Cl-++6Fe3++3H2O；（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；（4）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；（5）除去溶液中的Mn2+；B；（6）粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水；（7）CoO2+Li++e-=LiCoO2。

【解析】

試題解析：（1）向水鈷礦加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，所以Co2O3和亞硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生氧化還原，反應(yīng)為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；（2）NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，離子方程式為：ClO3-++6Fe2++6H+= Cl-++6Fe3++3H2O；（3）加Na2CO3調(diào)pH至5.2，鋁離子、鐵離子均與碳酸根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)，生成Fe（OH）3、Al（OH）3；（4）從溶液中制取結(jié)晶水合物的操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾；（5）根據(jù)流程圖可知，此時(shí)溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子，由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co（OH）2沉淀；（6）根據(jù)CoCl2?6H2O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl2?6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：1、含有雜質(zhì)，導(dǎo)致氯離子含量大，2、結(jié)晶水化物失去部分水，導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大；（7）放電時(shí)，電池的正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：CoO2+Li++e-=LiCoO2。

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)；化學(xué)電源新型電池