Question

【化学——选修2：化学与技术】（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KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(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 + C6 CoO2 + 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

（除标记外每空2分，共15分）

（1）12 90

（2）3 ，6，6，1，5，6 （有错计0分，“1”未写本次不扣分）

（3）1.50（或1.5）

（4）SO42-、NH4+、Na+ （少一个扣1分，有错计0分） 洗涤、低温干燥（各1分）

（5）0（1分） 7g

【解析】

试题分析：（1）根据五行可知，温度太低浸出率较低，而90℃与120℃时的浸出率差不太多，而温度太高消耗的能量较多，生产成本大，所以最佳的温度是90℃，12小时时浸出率基本达到最大，再增长时间，浸出率增大不多，所以最佳的浸出时间是12小时；

（2）该反应不是氧化还原反应，所以只需按照质量守恒定律配平即可，Fe元素守恒，则硫酸铁的系数是3，Na2Fe6(SO4)4(OH)12的系数是1，则硫酸钠的系数是5，所以碳酸钠的系数是6，二氧化碳为6，水是6；

（3）加入过量NaF溶液，则生成MgF2和CaF2沉淀，则滤液为二者的饱和溶液，溶液中的氟离子浓度相等，所以滤液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= KSP(CaF2)/ KSP(MgF2)= 1.11×10-10/7.4×10-11=1.5；

（4）根据流程图分析，除铁、钙、镁的过程中都生成硫酸钠，加入草酸铵后生成草酸钴沉淀，则该沉淀中可能存在的杂质离子有SO42-、NH4+、Na+；将得到的沉淀洗涤以除去杂质离子，然后低温干燥，防止草酸钴分解；

（5）充电时，Li+还原为Li，则LiCoO2 中Li的化合价是+1价，所以LiC6中Li的化合价Li的化合价是0价；放电时正极发生还原反应，则CoO2得到1个电子与锂离子结合为LiCoO2，所以放电时有1mole－转移，则有1mol LiCoO2生成，正极CoO2增加的质量即为1molLi的质量为7g。

考点：考查对图像的分析判断，化学方程式的配平，溶度积的应用，电化学反应原理的应用

考点分析： 考点1：离子反应 考点2：氧化还原反应 考点3：电化学基础 考点4：溶解平衡 考点5：离子浓度比较 试题属性

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