Question

【題目】Co3O4是制備石墨烯電池正極材料LiCoO2的原料。以鈷礦石（主要成分為Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì)）為原料制取Co3O4的工藝流程如下：

已知：Co與Fe為活潑金屬，氧化性由強到弱的順序為：Co3+>Fe3+>Co2+。

幾種氫氧化物的溶度積如下表：

(l)寫出溶解池中生成H2的離子反應(yīng)方程式是____。

(2)加入試劑1的目的是將Fe2+氧化為Fe3+．試劑l可選用__ 。

A．氯化鈉 B．雙氧水 C．亞硫酸鈉 D.碘水

(3)殘渣l的主要成分為____。用濃氨水再調(diào)節(jié)pH，pH應(yīng)略大于___ 。（已知：lg2=0.3．當離子濃度小于l.0×l0-5mol/L，可認為沉淀完全）。

(4)操怍Ⅱ包括____、____、干燥，灼燒四個步驟；灼燒中反應(yīng)的化學方程式 _________。

(5)要得到15.0g質(zhì)量分數(shù)為98%的LiCoO2正極材料，理論上需要Co3O4的質(zhì)量為 __________g。

Answer 1

【答案】 Co+2H+ =Co2++H2↑ B Fe(OH)3 、Al(OH)3 9.15 過濾 洗滌 6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O 12.05

【解析】鈷礦石(主要成分為Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì))煅燒后的物質(zhì)中含有Fe2O3、Al2O3、Co的氧化物；由于Co與Fe為活潑金屬，氧化性由強到弱的順序為：Co3+>加入適量Co粉和稀鹽酸，溶解生成Fe2+、Co2+和Al3+，加入試劑1將Fe2+氧化為Fe3+，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+，在濾液中加入氨水調(diào)節(jié)pH，沉淀Co2+，最后在空氣中灼燒Co(OH)2生成Co3O4。

(1)溶解池中鈷與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式是Co+2H+ =Co2++H2↑，故答案為：Co+2H+ =Co2++H2↑；

(2)加入試劑1的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，試劑1可選用雙氧水，氯化鈉沒有氧化性，亞硫酸鈉是常見的還原劑，碘水不能氧化亞鐵離子，故選B；

(3)根據(jù)上述分析，殘渣1的主要成分有Fe(OH)3 、Al(OH)3，用濃氨水再調(diào)節(jié)pH是沉淀Co2+，根據(jù)Co(OH)2的Ksp，c(OH-)==×10-5，則c(H+)==×10-9，pH=9.15，故答案為：Fe(OH)3 、Al(OH)3；9.15；

(4)操怍Ⅱ為從懸濁液中分離出Co(OH)2，操作包括過濾、洗滌、干燥，灼燒四個步驟；灼燒中反應(yīng)的化學方程式為6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O，故答案為：過濾；洗滌；6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O；

(5)根據(jù)Co守恒， =×3，解得m(Co3O4)=12.05g，故答案為：12.05。