Question

【題目】氧化鈷(Co2O3)粉體材料在工業(yè)、電子、電訊等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。某銅鈷礦石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中還含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由該礦石制備Co2O3的部分工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）“浸泡”過程中，CoO(OH)可轉(zhuǎn)化為CoSO4，請將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：

2CoO(OH)+2H2SO4+□_______=□CoSO4+□_______+□_______，_____________

（2）固體B的成分是______________________（填化學(xué)式）。

（3）向“沉銅”后的濾液中加入NaClO3溶液的主要目的是___________________；若上述流程中固、液分離均采用過濾操作，則共有________________處使用該操作。

（4）根據(jù)圖1、圖2分析：

①礦石粉末浸泡的適宜條件應(yīng)是________________________________。

②圖2中銅、鈷浸出率下降的可能原因是___________________________________。

（5）CoC2O4·2H2O在空氣中高溫煅燒得到Co2O3的化學(xué)方程式是_____________。

（6）LiCoO2可用于電動汽車的電池，其工作原理如右圖所示，且電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li+的高分子材料，隔膜只允許Li+通過,電池反應(yīng)式為：LixC6+Li1-xCoO2 C6 +LiCoO2

①放電時，Li+移動的方向為_________→___________。（填“ 左”或“ 右”）

②放電時正極的電極反應(yīng)式為______________________________________。

Answer 1

【答案】 1 Na2SO3 2 1 Na2SO4 3 H2O CaF2、MgF2 將Fe2+氧化為Fe3+，再沉淀分離 6 溫度：65℃～75℃、pH：0.5～1.5 pH升高后溶液中c(H+)濃度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 4 CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O 左 右 Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2

【解析】(1)“浸泡”過程中，CoO(OH)可轉(zhuǎn)化為CoSO4，根據(jù)流程圖和氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，反應(yīng)中Co的化合價降低，則亞硫酸鈉中S的化合價升高，配平后的方程式為2CoO(OH)+2H2SO4+ Na2SO3=CoSO4+ Na2SO4+3H2O，故答案為：Na2SO3；Na2SO4；3H2O；

(2)某銅鈷礦石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中還含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等，根據(jù)(1)的分析，浸出液中含有CoSO4、Na2SO4，以及硫酸銅、硫酸鎂、硫酸亞鐵和少量硫酸鈣，經(jīng)過沉銅后加入氯酸鈉將亞鐵離子氧化，調(diào)節(jié)pH沉淀鐵離子，得到的溶液中加入氟化鈉主要生成氟化鈣和氟化鎂沉淀，故答案為：CaF2、MgF2；

(3)向“沉銅”后的濾液中加入NaClO3溶液的主要目的是將Fe2+氧化為Fe3+，再沉淀分離；若上述流程中固、液分離均采用過濾操作，則共有6處使用了過濾，分別為浸泡后取浸出液、沉銅、調(diào)節(jié)pH沉鐵、加入氟化鈉沉淀鈣離子和鎂離子、加入濃碳酸鈉沉鈷、碳酸鈷用鹽酸溶解后加入草酸銨生成草酸鈷沉淀，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+，再沉淀分離；6；

(4)①根據(jù)圖像，礦石粉末浸泡時的浸出率最高的條件為：溫度在65℃-75℃、pH在0.5-1.5，故答案為：溫度：65℃-75℃、pH：0.5-1.5；

②根據(jù)圖像，pH升高后溶液中c(H+)濃度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降，導(dǎo)致銅、鈷浸出率下降，故答案為：pH升高后溶液中c(H+)濃度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降；

(5)CoC2O4·2H2O在空氣中高溫煅燒得到Co2O3，鈷元素的化合價升高，被空氣中的氧氣氧化，同時草酸根被氧化氧化生成二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O，故答案為：4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O；

(6)根據(jù)電池反應(yīng)式LixC6+Li1-xCoO2C6 +LiCoO2知，負(fù)極反應(yīng)式為LixC6-xe-=C6+xLi+、正極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充電時，陰極、陽極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反，所以左側(cè)是負(fù)極、右側(cè)是正極。

①放電時，Li+由負(fù)極通過隔膜移向正極，即移動的方向為左→右，故答案為：左；右；

②放電時，正極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故答案為：Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2。