Question

（16分）CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等)制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程

如下：

已知：①浸出液含有阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；

②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成CoCl₂。

（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式____________________。

（2）写出加适量NaClO₃发生反应的主要离子方程式_________________________________。

（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀为                   。

（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，依次是_______,_________和过滤。

（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是              ；其使用的最佳pH范围是___________(填选项序号)。

A．2.0~2.5      B．3.0~3.5       

C．4.0~4.5      D．5.0~5.5

（6）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。

通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是                                                     （答一条即可）。

（7）已知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（如下图所示）。若该电池的总反应为LiCoO₂＋C₆ CoO₂＋LiC₆，则电池放电时的正极反应式为：                                  。

Answer

（1）Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；（2）ClO3-++6Fe2++6H+= Cl-++6Fe3++3H2O；（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；（4）蒸发浓缩、冷却结晶；（5）除去溶液中的Mn2+；B；（6）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水；（7）CoO2+Li++e-=LiCoO2。

【解析】

试题解析：（1）向水钴矿加入盐酸和亚硫酸钠，浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原，反应为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，离子方程式为：ClO3-++6Fe2++6H+= Cl-++6Fe3++3H2O；（3）加Na2CO3调pH至5.2，铝离子、铁离子均与碳酸根离子发生双水解反应，生成Fe（OH）3、Al（OH）3；（4）从溶液中制取结晶水合物的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；（5）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；（6）根据CoCl2•6H2O的组成分析，造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大；（7）放电时，电池的正极发生得电子的还原反应：CoO2+Li++e-=LiCoO2。

考点：制备实验方案的设计；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；化学电源新型电池