Question

（15分）某矿石中除含SiO2外，还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：

（1）在一定浓度的H2SO4溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为 小时，最佳的浸出温度为 ℃。

（2）请配平下列除铁的化学方程式：

Fe2(SO4)3+ H2O+ Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+ Na2SO4+ CO2↑

（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4； CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4。已知KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(MgF2)=7.40×10-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= 。

（4）“沉淀”中含杂质离子主要有 ；“操作X”名称为 。

（5）某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质。充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中，电池反应为LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6。LiC6中Li的化合价为 价。若放电时有1mole－转移，正极质量增加 g。

 

Answer 1

（1）12 ； 90 ； （2）3 ，6，6，1，5，6 ；（3）1.50；

（4）SO42-、NH4+、Na+ 、F-； 洗涤、干燥 ；（5）0 ；7g

【解析】

试题分析：（1）在一定浓度的H2SO4溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。由图可知：温度越高，浸出率越高，时间越长，浸出率。但是考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为12小时；最佳的浸出温度为90 ℃；（2）用化合价升降法配平化学方程式为3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+ 5Na2SO4+ 6CO2↑；（3）KSP(CaF2)= c(Ca2+)×c2(OH-)=1.11×10-10; KSP(MgF2)= c(Mg2+) ×c2(OH-)=7.40×10-11,所以c(Ca2+)/c(Mg2+)= KSP(CaF2)÷KSP(MgF2)= 1.11×10-10÷7.40×10-11=1.50；（4）由于沉淀是从含有SO42-、NH4+、Na+、 F- 离子的溶液中过滤出来的，所以“沉淀”中含杂质离子主要有SO42-、NH4+、Na+ 、F-。把沉淀表面的杂质离子洗去、然后干燥就得到固体CoC2O4·2H2O。因此“操作X”名称为洗涤、干燥。（5）因为在充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中，所以LiC6中Li的化合价为价；若放电时有1mole－转移，则有1mol的Li变为Li+结合为LiCoO2，所以正极质量增加7g。

考点：考查物质制备条件的选择、化学方程式的配平、在溶液中离子浓度的关系、混合物分离的操作、锂离子电池的工作原理的知识。