Question

（15分）某矿石中除含SiO₂外，还有9.24% CoO、2.78% Fe₂O₃、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：
    
（1）在一定浓度的H₂SO₄溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为        小时，最佳的浸出温度为         ℃。
（2）请配平下列除铁的化学方程式：
Fe₂(SO₄)₃+ H₂O+ Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+  Na₂SO₄+  CO₂↑   
（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO₄+2NaF=MgF₂↓+Na₂SO₄； CaSO₄+2NaF=CaF₂↓+Na₂SO₄。已知K_SP(CaF₂)=1.11×10^-10、K_SP(MgF₂)=7.40×10^-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)=           。
（4）“沉淀”中含杂质离子主要有                    ；“操作X”名称为             。
（5）某锂离子电池正极是LiCoO₂，含Li⁺导电固体为电解质。充电时，Li⁺还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中，电池反应为LiCoO₂+ C₆CoO₂+ LiC₆。LiC₆中Li的化合价为     价。若放电时有1mole^－转移，正极质量增加   g。

Answer 1

（1）12 ； 90 ；   （2）3，6，6，1，5，6；（3）1.50；
（4）SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-； 洗涤、干燥 ；（5）0 ；7g

试题分析：（1）在一定浓度的H₂SO₄溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。由图可知：温度越高，浸出率越高，时间越长，浸出率。但是考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为12小时；最佳的浸出温度为90 ℃；（2）用化合价升降法配平化学方程式为3Fe₂(SO₄)₃+6H₂O+6Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+ 5Na₂SO₄+ 6CO₂↑；（3）K_SP(CaF₂)= c(Ca²⁺)×c²(OH-)=1.11×10^-10; K_SP(MgF₂)= c(Mg²⁺) ×c²(OH-)=7.40×10^-11,所以c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)= K_SP(CaF₂)÷K_SP(MgF₂)= 1.11×10^-10÷7.40×10^-11=1.50；（4）由于沉淀是从含有SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-离子的溶液中过滤出来的，所以“沉淀”中含杂质离子主要有SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-。把沉淀表面的杂质离子洗去、然后干燥就得到固体CoC₂O₄·2H₂O。因此“操作X”名称为洗涤、干燥。（5）因为在充电时，Li⁺还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中，所以LiC₆中Li的化合价为价；若放电时有1mole^－转移，则有1mol的Li变为Li⁺结合为LiCoO₂，所以正极质量增加7g。