四川有着丰富的水钴矿.水钴矿中除SiO2外.还有9.24% CoO.2.78% Fe2O3.0.96% MgO.0.084% CaO．从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.温度的变化如下图1所示．考虑生产成本和效率.最佳的浸出时间和温度 A．5h 120℃B．12h 120℃C．18h 90℃D．12h 90℃(2)工艺流程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

四川有着丰富的水钴矿，水钴矿中除SiO₂外，还有9.24% CoO、2.78% Fe₂O₃、0.96% MgO、0.084% CaO．从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、温度的变化如下
图1所示．考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间和温度

A．5h 120℃B．12h 120℃
C．18h 90℃D．12h 90℃

（2）工艺流程中“磨矿”的目的是

（至少回答两条）；流程中过滤操作所用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗和

．
（3）“沉淀”中含杂质离子主要有C₂O₄^2-、SO₄^2-、F^-、NH₄⁺和

；“操作X”包括

和

．
（4）“除钙、镁”的反应原理为：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

c(Ca2+)

c(Mg2+)

．
（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（如图2所示）．电池反应为LiCoO₂+C₆

充电

放电

CoO₂+LiC₆，写出该电池放电时的正极反应式

．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,化学电源新型电池,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）根据浸出率与时间和温度的关系及生产成本分析；
（2）根据影响化学反应速率的因素解答，增大反应物接触面积，可以加快化学反应速率；根据过滤操作的原理、使用的仪器进行分析解答；
（3）根据流程图中加入的物质分析，该沉淀中吸附易溶于水的离子；得到的沉淀要进行洗涤和干燥，才能得到较纯净、干燥的物质；
（4）根据

c(Ca2+)

c(Mg2+)

KSP(CaF2)

KSP(MgF2)

结合相关数据进行解答；
（5）放电时，该电池是原电池，正极上得电子发生还原反应；

解答： 解：水钴矿磨矿将矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，加入稀硫酸，矿渣为SiO₂，滤液中含有：CoSO₄、Fe₂（SO₄）₃、MgSO₄、CaSO₄，加入碳酸钠，除去Fe₂（SO₄）₃，加入氟化钠，除去钙镁，过滤得主要含CoSO₄的溶液，加入草酸铵，通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴．
（1）根据图知，时间越长浸出率越高，温度越高，浸出率越高，但浸出12小时后，浸出率变化不大，90℃和120℃浸出率变化不大，且时间过长、温度过高导致成本较大，所以最佳的浸出时间为12小时，最佳的浸出温度为90℃，
故答案为：D；
（2）增大反应物接触面积，可以加快化学反应速率，所以矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，提高矿石的溶出（浸出）率；过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率；提高矿石的溶出（浸出）率；玻璃棒；
（3）该沉淀中吸附易溶于水的离子，根据流程图知，溶液中还含有钠离子，所以沉淀上含有钠离子，得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质，
故答案为：Na⁺；洗涤；干燥；
（4）K_SP（CaF₂）=1.11×10^-10，K_SP（MgF₂）=7.40×10^-11，则滤液中

c(Ca2+)

c(Mg2+)

KSP(CaF2)

KSP(MgF2)

1.11×10-10

7.40×10-11

=1.5，
故答案为：1.5；
（5）放电时，该电池是原电池，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂，
故答案为：CoO₂+Li⁺+e^-=LiCoO₂；

点评：本题考查难溶电解质的溶解平衡、电极反应式的书写、物质的分离和提纯等知识点，难点是（4）题，明确溶度积常数的含义是解此题关键，电极反应式的书写是学习难点，要结合电解质溶液的酸碱性书写，题目难度中等．