Question

【題目】鈷周期表第四周期第ⅥⅡ族元素，其化合價用途廣泛，如：LiCoO2做鋰電池的正極材料，草酸鈷可用于指示劑和催化劑制備．
（1）Ⅰ LiCoO2中鈷元素的化合價為 ．
（2）工業上將廢鋰電池的正極材料與過氧化氫溶液、稀硫酸混合加熱，可得到CoSO4回收，反應的化學方程式為可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是 ．
（3）Ⅱ 利用一種含鈷礦石[主要成分為Co2O3 ， 含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O42H2O工藝流程如下：
已知：已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

浸出過程中加入NaClO3的目的是 ．
（4）請用平衡移動原理說明加Na2CO3調PH至5.2生成沉淀的原因 ．
（5）濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是 ．
（6）“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉化為MgF2、CaF2沉淀．已知某溫度下，Ksp（MgF2）=7.35×10﹣11 ， Ksp（CaF2）=1.05×10﹣10 ． 當加入過量NaF后，所得濾液c（Mg2+）/c（Ca2+）= ．

Answer 1

【答案】
（1）+3
（2）2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O；生成的氯氣造成污染，且鹽酸易揮發，浪費很大
（3）將Fe2+氧化為Fe3+ ， 利于從混合液中除去
（4）因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2O?M（OH）3+3H+ ， 加入碳酸鈉后CO32﹣與H+結合生成難電離的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而產生沉淀
（5）除去Mn2+
（6）0.7
【解析】解：（1）鈷酸鋰（LiCoO2）中Li為+1價，O為﹣2價，則鈷元素的化合價為+3， 所以答案是：+3；（2）酸浸時反應物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2 ， 生成物有Li2SO4和CoSO4 ， Co元素化合價降低，則過氧化氫被氧化為氧氣，同時生成水，反應方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O，因為鹽酸也具有強酸性和還原性，理論上可以代替H2SO4和H2O2 ， 但上述反應可知LiCoO2具有強氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，
所以答案是：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O；生成的氯氣造成污染，且鹽酸易揮發，浪費很大；
Ⅱ．（3）要使Fe2+沉淀的pH=9.6，Co2+沉淀的pH=9.2，如直接除掉Fe2+ ， 溶液中的Co2+也沉淀下來，Fe3+沉淀的pH=3.7，所以加NaClO3將浸出液中Fe2+氧化為Fe3+ ， 利于從混合液中除去，
所以答案是：將Fe2+氧化為Fe3+ ， 利于從混合液中除去；（4）加Na2CO3調PH=5.2能使Fe3+、Al3+ 離子轉化成氫氧化物沉淀，原因是：因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2OM（OH）3+3H+ ， 加入碳酸鈉后CO32﹣與H+結合生成難電離的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而產生沉淀，
所以答案是：因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2OM（OH）3+3H+ ， 加入碳酸鈉后CO32﹣與H+結合生成難電離的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而產生沉淀；（5）由工藝流程可知溶液中的錳離子還未除去，最終得到草酸鈷，說明濾液中加入萃取劑的作用是除去錳離子；
所以答案是：除去Mn2+；（6）由溶度積可知，濾液Ⅰ“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉化為CaF2、MgF2沉淀，根據溶度積可知c（Mg2+）：c（Ca2+）= = =0.7，
所以答案是：0.7．