Question

【題目】2019年諾貝爾化學獎頒給了三位為鋰離子電池發展作出重要貢獻的科學家。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M時轉移電子0.4mol，則M的化學式為___；寫出“燒結”的化學方程式___。

（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，則產品中鉆元素的百分含量為___。

(有關反應：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生氧化還原反應生成硫酸鈷和水，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和碳酸鋰燒結生成LiCoO2。據此解答。

（1）若“X試劑”是稀H2SO4和H2O2，Co2O3與稀H2SO4和H2O2反應生成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發生氧化還原反應，其離子反應方程式Co2O3 +6H+ + 2Cl－ = 2Co2++Cl2↑+ 3H2O；故答案為：Co2O3 +6H+ + 2Cl－ = 2Co2++Cl2↑+ 3H2O。

（3）根據圖中信息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，沉淀質量減少。

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

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