Question

【題目】鈷周期表第四周期第Ⅷ族元素，其化合物用途廣泛，如：LiCoO2做鋰電池的正極材料；草酸鈷可用于指示劑和催化劑制備。

Ⅰ.（1）LiCoO2中鈷元素的化合價為_______

（2）工業(yè)上將廢鋰電池的正極材料與過氧化氫溶液，稀硫酸混合加熱，可得到CoSO4回收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______________；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是____________

Ⅱ.利用一種含鈷礦石[主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O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沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH）2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（3）浸出液中加NaClO3的目的是：______________．

（4）請用平衡移動原理說明加Na2CO3調(diào)pH至5.2所得沉淀的原因：____________

（5）濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是___________

（6）“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10-11、Ksp(CaF2)＝1.05×10-10。當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2+)/c(Ca2+)＝___________。

Answer 1

【答案】+32LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O氧化產(chǎn)物是氯氣，污染環(huán)境。將Fe2+氧化為Fe3+，利于從混合液中除去R3++3H2O R(OH)3+3H+，加入碳酸鈉后，H+與CO32-反應(yīng)，使水解平衡右移，從而產(chǎn)生Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去Mn2+0.7

【解析】Ⅰ.(1)LiCoO2中Li為+1價，O為-2價，根據(jù)正負(fù)化合價代數(shù)和為0，可知鈷元素的化合價為+3；

(2)鋰電池的正極材料為LiCoO2，其與過氧化氫溶液、稀硫酸混合加熱，生成的CoSO4為還原產(chǎn)物，則過氧化氫的氧化產(chǎn)物為O2，此反應(yīng)化學(xué)方程式為2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O；如用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，反應(yīng)中生成的氧化產(chǎn)物為氯氣，污染環(huán)境；

Ⅱ.(3)NaClO3具有氧化性，能將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，利于從混合液中除去；

(4)Fe3+、Al3+水解導(dǎo)致溶液呈酸性，水解方程式為R3++3H2OR(OH)3+3H+，：加入的碳酸鈉(或CO32-)與H+反應(yīng)，c(H+)降低，從而促進(jìn)水解平衡向右移動，產(chǎn)生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；

(5)濾液Ⅱ中仍有Mn2+，加入萃取劑的目的是為了除去Mn2+，提高CoC2O4·2H2O的純度；

(6)當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液=0.7。