Question

钴的化合物用途广泛。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等）制取CoCl₂·6H₂O粗品的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H^＋、Co^2＋、Fe^2＋、Mn^2＋、Ca^2＋、Mg^2＋、Al^3＋等；

②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下表：

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

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

请回答下列问题：

（1）写出“浸出”时Co₂O₃发生反应的离子方程式：_____________________________。

（2）加入NaClO₃的作用是_______。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图所示。向“滤液II”中加入萃取剂的主要目的是_______，使用萃取剂时最适宜的pH是_____（填字母序号）。

A． 2.0～2.5     B． 3.0～3.5    C．5.0～5.5      D．9.5～9.8

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca²⁺与Mg²⁺转化为MgF₂、CaF₂沉淀。已知某温度下，K_sp(MgF₂)=7.35×10^－11，K_sp(CaF₂)=1.05×10^－10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg^2＋)/c(Ca^2＋)=________。

（5）制得的CoCl₂·6H₂O粗品经进一步提纯得到CoCl₂·6H₂O晶体，在烘干晶体时需采用减压烘干，其原因是________。

(6) 某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO₂）、导电剂乙炔黑等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi⁺+xe^-=== Li_xC₆。在电池充放电过程中，发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池反应方程式

__________________________________。

Answer

Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 除去Mn2+ B 0.7 降低烘干温度，防止产品分解 Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）Co2O3中Co显＋3价，浸出液中Co元素显＋2价，显然与Na2SO3发生氧化还原反应，反应是Co2O3＋SO32－＋H＋→Co2＋＋SO42－＋H2O，根据化合价的升降法进行配平，得到 Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O ；（2）NaClO3具有强氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，通过调节pH容易除去Fe3＋，因此NaClO3的作用是将Fe2＋氧化成Fe3＋；（3）根据流程，萃取前已经除去铁元素、钙元素、镁元素，还剩下锰元素，因此萃取的目的是除去Mn2＋；最适宜的pH，应是Mn2＋萃取率最高的，因此选项B正确；（4）= = = =0.7；（5）加热至110℃～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴，因此减压烘干，可以降低烘干的温度，防止产品分解；（6）充电时电池的负极接电源的负极，阴极反应式是负极反应式的逆过程，因此放电时，负极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋6C，正极反应是得到电子化合价降低，因此正极反应式为：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，因此电池反应方程式为： Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。

点睛：本题的难点是氧化还原反应方程式的书写和电池反应方程式的书写，氧化还原反应方程式书写，首先判断反应物和生成物，根据流程Co2O3中Co的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，作氧化剂，Na2SO3中S表现还原性，化合价由＋4价→＋6价，Na2SO3作还原剂，根据化合价升降法进行配平，即Co2O3＋SO32－→2Co2＋＋SO42－，此反应中还加入盐酸，因此H＋作反应物参加反应，生成H2O，根据原子守恒，配平其他，即离子反应方程式为Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O ；充电电池充电时，属于电解质，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，其电极反应式是放电时电极反应式的逆过程，因此电池放电时，负极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋6C，在电池充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，电池的正极反应是得到电子，化合价降低，因此Li1-xCoO2在正极上得到电子，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，两式叠加得到电池总反应式为Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。