Question

【題目】鈷（Co）及其化合物在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用。為從某工業(yè)廢料中回收鈷，某學(xué)生設(shè)計(jì)流程如下（廢料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物質(zhì)）。

已知：①物質(zhì)溶解性：LiF難溶于水，Li2CO3微溶于水；

②部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見(jiàn)下表：

	Fe3+	Co2+	Co3+	Al3+
pH（開(kāi)始沉淀）	1.9	7.15	-0.23	3.4
pH（完全沉淀）	3.2	9.15	1.09	4.7

請(qǐng)回答：

（1）步驟Ⅰ中得到含鋁溶液的反應(yīng)的離子方程式是 。

（2）寫(xiě)出步驟Ⅱ中Co2O3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式 。有同學(xué)認(rèn)為Ⅱ中將鹽酸換成硫酸和H2O2溶液更好，請(qǐng)結(jié)合離子方程式說(shuō)明理由 。

（3）步驟Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，應(yīng)使溶液的pH不超過(guò)__________。廢渣中的成分有_________________。

（4）在空氣中加熱CoC2O4固體，經(jīng)測(cè)定，210~290℃的過(guò)程中只產(chǎn)生CO2和一種二元化合物，該化合物中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.44%。此過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________。

（5）某鋰離子電池的總反應(yīng)為C6＋LiCoO2 LixC6＋Li1－xCoO2，LixC6中Li的化合價(jià)為_(kāi)_____價(jià)，該鋰離子電池充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

【答案】（1）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

（2）Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O，Co2O3+4H++H2O2=2Co2++O2↑+3H2O，可防止污染空氣；

（3）7.15，F(xiàn)e(OH)3，LiF；

（4）3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2；

（5）0，LiCoO2–xe-=Li1－xCoO2+xLi+。

【解析】

試題分析：（1）廢料中含有鋁單質(zhì)，和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，其離子反應(yīng)方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑；(2)Co2O3的氧化性強(qiáng)于Cl2，因此離子反應(yīng)方程式為Co2O3 ＋ 6H＋ ＋ 2Cl－ = 2Co2＋ ＋ Cl2↑ ＋ 3H2O，氯氣有毒，對(duì)環(huán)境有危害，H2O2具有氧化性和還原性，Co2O3把H2O2還原成氧氣，其離子反應(yīng)方程方式為：Co2O3 ＋ H2O2 ＋ 4H＋ = 2Co2＋ ＋ O2↑ ＋3 H2O，防止氯氣污染空氣；(3)根據(jù)流程圖，以及信息①步驟III除去鐵元素和部分鋰元素雜質(zhì)，不能影響Co元素，因此調(diào)節(jié)pH不超過(guò)7.15，廢渣的成分是Fe(OH)33和LiF；（4）根據(jù)信息，生成二元化合物，應(yīng)是Co和O，Co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.44%，n(Co)：n(O)=73.44%/59：(100%－73.44%)/16=3：4，因此反應(yīng)方程式為：3CoC2O4 + 2O2 Co3O4 + 6CO2 ；（5）根據(jù)電池總反應(yīng)，Li為0價(jià)，放電是電池，LixC6為負(fù)極， Li1－xCoO2為正極，充電是為電解池，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，電池的正極接電源的正極，因此陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：LiCoO2 – x e- = Li1－xCoO2 + x Li+ 。