Question

【題目】LiCoO2是鋰離子電池常用的電極材料。利用原鈷礦（含Cr2O3、NiS等雜質(zhì)）制備LiCoO2的工藝流程如圖：

資料：①在含一定量Cl-的溶液中，鉆離子以CoCl形式存在：Co2++4Cl-CoCl

②CoCl溶于有機胺試劑，有機胺不溶于水。

③鹽酸溶液中，有機胺試劑對金屬離子的溶解率隨鹽酸濃度變化如圖所示：

（1）步驟ⅱ選用鹽酸的濃度應為___，該過程要注意在通風櫥中進行的原因為___（用離子方程式表示）。

a.4mol/L b.6mol/L c.10mol/L

（2）從平街移動角度解釋步驟中加入NaCl固體的目的___。

（3）步驟ⅳ的操作是___。

（4）步驟ⅵ用(NH4)2CO3作沉淀劑，在一定條件下得到堿式碳酸鉆Co2(OH)2CO3]。已知堿式碳酸鉆在339℃以上開始分解，實驗測得在一段時間內(nèi)加入等量(NH4)2CO3所得沉淀質(zhì)量隨反應溫度的變化如圖所示。分析曲線下降的原因___。

（5）步驟ⅷ中Co3O4和Li2CO3混合后，鼓入空氣，經(jīng)高溫燒結(jié)得到LiCoO2。該反應的化學方程式是___。

（6）多次實驗測定該原鈷礦中鈷元素的質(zhì)量分數(shù)為1.18%，則原鈷礦中Co2O3的質(zhì)量分數(shù)為___%。（假設原鉆礦中含鉆元素的物質(zhì)只有Co2O3）。

Answer 1

【答案】c NiS+2H+=Ni2++H2S↑ 加入NaCl固體，溶液中Cl-濃度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl濃度增大，提高其在有機胺試劑中的濃度 分液 溫度過高，碳酸銨分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少 4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2 1.66

【解析】

原鈷礦（含Cr2O3、NiS等雜質(zhì)），球磨后加入鹽酸浸取，由題給信息可知，為分離Co與Cr、Ni，加入鹽酸濃度在10mol/L以上，浸出液加入氯化鈉固體，CoCl42-濃度增大，提高其在有機胺試劑中的濃度，加入有機胺試劑萃取，洗脫，可得到CoCl2溶液，加入碳酸銨生成堿式碳酸鈷，煅燒生成Co3O4，加入碳酸鋰，可生成目標物，以此解答該題。

（1）步驟ii選用鹽酸的濃度應為10mol/，可用于分離Co與Cr、Ni；由于原料中含有NiS與鹽酸反應生成H2S，H2S有毒，故應在通風櫥中進行，反應的離子方程式為：NiS+2H+=Ni2++H2S↑，故答案為：c；NiS+2H+=Ni2++H2S↑；

（2）步驟ⅲ中加入NaCl固體，可使溶液中Cl-濃度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl42-右移，CoCl42-濃度增大，提高其在有機胺試劑中的濃度，故答案為：加入NaCl固體，溶液中Cl-濃度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl濃度增大，提高其在有機胺試劑中的濃度；

（3）步驟iv加入有機溶劑，用于萃取，可用分液的方法分離，故答案為：分液；

（4）由圖象可知，溫度升高，沉淀曲線下降，原因為溫度過高，碳酸銨分解（或NH4+和CO32-水解程度增大），碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少。（或溫度過高Co2（OH）2CO3分解，沉淀質(zhì)量減少。），故答案為：溫度過高，碳酸銨分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸銨濃度降低.沉淀質(zhì)量減少；

（5）Co3O4 和Li2CO3 混合后，鼓入空氣，經(jīng)高溫燒結(jié)得到LiCoO2，方程式為4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2，故答案為：4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2；

（6）原鈷礦中鈷元素的質(zhì)量分數(shù)為1.18%，則原鈷礦中Co2O3的質(zhì)量分數(shù)為1.18%=1.66%，故答案為：1.66%。