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熔點為86℃，加熱至110℃~120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷。

請回答下列問題：

（1）寫出“浸出”時Co2O3發生反應的離子方程式:_______________________。

（2）加入NaClO3的作用是_________________________。

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

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。當加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2+)/c(Ca2+)=__________。

（5）制得的CoCl2·6H2O粗品經進一步提純得到CoCl2·6H2O晶體，在烘干晶體時需采用減壓烘干，其原因是________________________。

（6）某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑等。充電時，該鋰離子電池負極發生的反應為6C+xLi++xe－=LixC6。在電池充放電過程中，發生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉化，寫出放電時電池反應方程式__________________________________。

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，防止產品分解 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解析】本題考查化學工藝流程，（1）Co2O3中Co顯＋3價，浸出液中Co元素顯＋2價，顯然與Na2SO3發生氧化還原反應，反應是Co2O3＋SO32－＋H＋→Co2＋＋SO42－＋H2O，根據化合價的升降法進行配平，得到 Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O ；（2）NaClO3具有強氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，通過調節pH容易除去Fe3＋，因此NaClO3的作用是將Fe2＋氧化成Fe3＋；（3）根據流程，萃取前已經除去鐵元素、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，應是Mn2＋萃取率最高的，因此選項B正確；（4）= = = =0.7；（5）加熱至110℃～120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷，因此減壓烘干，可以降低烘干的溫度，防止產品分解；（6）充電時電池的負極接電源的負極，陰極反應式是負極反應式的逆過程，因此放電時，負極反應式為LixC6－xe－=xLi＋＋6C，正極反應是得到電子化合價降低，因此正極反應式為：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，因此電池反應方程式為： Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。