Question

【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎頒給了三位為鋰離子電池發(fā)展作出重要貢獻的科學(xué)家。LiCoO2是鋰離子電池最早使用的電極材料，利用原鈷礦(主要成分為Co2O3)制備LiCoO2的工藝流程如圖：

資料：在含一定量Cl-的溶液中，Co2+以CoCl42-形式存在：Co2++4C1-CoCl42-

（1）若“X試劑”是稀H2SO4和H2O2，則H2O2的作用是___。

（2）若“X試劑”是鹽酸，寫出離子反應(yīng)方程式___。

（3）途徑I中加入NaCl固體的目的___(用平衡移動原理解釋)。

（4）“沉鈷”過程中，為了提高Co2(OH)2CO3的產(chǎn)量，溫度不宜過高的原因是___。

（5）已知M是鈷的某種氧化物，63.6gCo2(OH)2CO3，煅燒成物質(zhì)M時轉(zhuǎn)移電子0.4mol，則M的化學(xué)式為___；寫出“燒結(jié)”的化學(xué)方程式___。

（6）取mg樣品溶于稀硫酸，加入過量KI溶液，再用cmol·L-1Na2S2O3標準液滴定(淀粉溶液做指示劑)，達到滴定終點時，消耗Na2S2O3溶液VmL，則產(chǎn)品中鉆元素的百分含量為___。

(有關(guān)反應(yīng)：LiCoO2+4H+=Li++Co3++2H2O，2Co3++2I-=2Co2++I2，I2+2S2O32-=S4O62-+2I-)

Answer 1

【答案】作還原劑 Co2O3 +6H+ + 2Cl－ = 2Co2++Cl2↑+ 3H2O 加入NaCl固體，溶液中C1－濃度增大，平衡Co2++4C1－CoCl42右移，CoCl42濃度增大，提高其在有機溶胺試劑中濃度 溫度過高，碳酸銨分解，碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少 Co3O4 4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2

【解析】

原鈷礦(主要成分為Co2O3)與稀硫酸和雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鈷和水，Co2+溶液中加入NaCl固體，致使溶液中氯離子濃度增大，平衡正向移動，洗脫得到CoCl2溶液，加入碳酸銨生成Co2(OH)2CO3，Co2(OH)2CO3在空氣中煅燒生成Co3O4，Co3O4和碳酸鋰燒結(jié)生成LiCoO2。據(jù)此解答。

（1）若“X試劑”是稀H2SO4和H2O2，Co2O3與稀H2SO4和H2O2反應(yīng)生成Co2+，鈷化合價降低，則化合價升高H2O2，因此H2O2的作用是作還原劑；故答案為：作還原劑。

（2）若“X試劑”是鹽酸，Co2O3與HCl發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其離子反應(yīng)方程式Co2O3 +6H+ + 2Cl－ = 2Co2++Cl2↑+ 3H2O；故答案為：Co2O3 +6H+ + 2Cl－ = 2Co2++Cl2↑+ 3H2O。

（3）根據(jù)圖中信息Co2+以CoCl42形式存在：Co2++4C1－CoCl42，因此途徑I中加入NaCl固體的目的加入NaCl固體后溶液中C1－濃度增大，平衡Co2++4C1－CoCl42右移，CoCl42濃度增大，提高其在有機溶胺試劑中濃度；故答案為：加入NaCl固體，溶液中C1－濃度增大，平衡Co2++4C1－CoCl42右移，CoCl42濃度增大，提高其在有機溶胺試劑中濃度。

（4）“沉鈷”過程中，為了提高Co2(OH)2CO3的產(chǎn)量，溫度不宜過高，主要是因為溫度過高，碳酸銨分解，碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少；故答案為：溫度過高，碳酸銨分解，碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少。

（5）已知M是鈷的某種氧化物，63.6g Co2(OH)2CO3即物質(zhì)的量為0.3 mol，則有+2價的鈷0.6mol，煅燒成物質(zhì)M時轉(zhuǎn)移電子0.4mol，說明有0.4mol+2價鈷升高變?yōu)?3價鈷，還有0.2mol鈷化合價未變，即得到M的化學(xué)式為Co3O4；因此“燒結(jié)”的化學(xué)方程式4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2；故答案為：4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2。

（6）根據(jù)方程式可得關(guān)系式LiCoO2～S2O32，得到n(Co) = cmol·L1×V×103L = cV×103mol，則產(chǎn)品中鈷元素的百分含量為；故答案為：。