Question

【題目】鈷的化合物用途廣泛。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀的pH	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)晶水生成無水氯化鈷。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）寫出“浸出”時(shí)Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________。

（2）加入NaClO3的作用是_________________________。

（3）萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如下圖所示。向“濾液Ⅱ”中加入萃取劑的主要目的是_______________，使用萃取劑時(shí)最適宜的pH__________(填字母序號(hào))。

A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．5.0~5.5 D．9.5~9.8

（4）“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知某溫度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.05×10-10。當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2+)/c(Ca2+)=__________。

（5）制得的CoCl2·6H2O粗品經(jīng)進(jìn)一步提純得到CoCl2·6H2O晶體，在烘干晶體時(shí)需采用減壓烘干，其原因是________________________。

（6）某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe－=LixC6。在電池充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池反應(yīng)方程式__________________________________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+ 除去Mn2+ B 0.7 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解析】本題考查化學(xué)工藝流程，（1）Co2O3中Co顯＋3價(jià)，浸出液中Co元素顯＋2價(jià)，顯然與Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)是Co2O3＋SO32－＋H＋→Co2＋＋SO42－＋H2O，根據(jù)化合價(jià)的升降法進(jìn)行配平，得到 Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O ；（2）NaClO3具有強(qiáng)氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，通過調(diào)節(jié)pH容易除去Fe3＋，因此NaClO3的作用是將Fe2＋氧化成Fe3＋；（3）根據(jù)流程，萃取前已經(jīng)除去鐵元素、鈣元素、鎂元素，還剩下錳元素，因此萃取的目的是除去Mn2＋；最適宜的pH，應(yīng)是Mn2＋萃取率最高的，因此選項(xiàng)B正確；（4）= = = =0.7；（5）加熱至110℃～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷，因此減壓烘干，可以降低烘干的溫度，防止產(chǎn)品分解；（6）充電時(shí)電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，陰極反應(yīng)式是負(fù)極反應(yīng)式的逆過程，因此放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為LixC6－xe－=xLi＋＋6C，正極反應(yīng)是得到電子化合價(jià)降低，因此正極反應(yīng)式為：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，因此電池反應(yīng)方程式為： Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。