Question

【题目】钴的化合物用途广泛。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的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熔点为86℃，加热至110℃~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。

请回答下列问题：

（1）写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式:_______________________。

（2）加入NaClO3的作用是_________________________。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图所示。向“滤液Ⅱ”中加入萃取剂的主要目的是_______________，使用萃取剂时最适宜的pH__________(填字母序号)。

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

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=__________。

（5）制得的CoCl2·6H2O粗品经进一步提纯得到CoCl2·6H2O晶体，在烘干晶体时需采用减压烘干，其原因是________________________。

（6）某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe－=LixC6。在电池充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式__________________________________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 除去Mn2+ B 0.7 降低烘干温度，防止产品分解 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）Co2O3中Co显＋3价，浸出液中Co元素显＋2价，显然与Na2SO3发生氧化还原反应，反应是Co2O3＋SO32－＋H＋→Co2＋＋SO42－＋H2O，根据化合价的升降法进行配平，得到 Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O ；（2）NaClO3具有强氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，通过调节pH容易除去Fe3＋，因此NaClO3的作用是将Fe2＋氧化成Fe3＋；（3）根据流程，萃取前已经除去铁元素、钙元素、镁元素，还剩下锰元素，因此萃取的目的是除去Mn2＋；最适宜的pH，应是Mn2＋萃取率最高的，因此选项B正确；（4）= = = =0.7；（5）加热至110℃～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴，因此减压烘干，可以降低烘干的温度，防止产品分解；（6）充电时电池的负极接电源的负极，阴极反应式是负极反应式的逆过程，因此放电时，负极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋6C，正极反应是得到电子化合价降低，因此正极反应式为：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，因此电池反应方程式为： Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。