Question

LiCoO₂是锂离子电池常用的电极材料。利用原钴矿（含Cr₂O₃、NiS等杂质）制备LiCoO₂的工艺流程如图：

资料：①在含一定量Cl^-的溶液中，钻离子以CoCl形式存在：Co²⁺+4Cl^-CoCl

②CoCl溶于有机胺试剂，有机胺不溶于水。

③盐酸溶液中，有机胺试剂对金属离子的溶解率随盐酸浓度变化如图所示：

（1）步骤ⅱ选用盐酸的浓度应为___，该过程要注意在通风橱中进行的原因为___（用离子方程式表示）。

a.4mol/L      b.6mol/L     c.10mol/L

（2）从平街移动角度解释步骤中加入NaCl固体的目的___。

（3）步骤ⅳ的操作是___。

（4）步骤ⅵ用(NH₄)₂CO₃作沉淀剂，在一定条件下得到碱式碳酸钻Co₂(OH)₂CO₃]。已知碱式碳酸钻在339℃以上开始分解，实验测得在一段时间内加入等量(NH₄)₂CO₃所得沉淀质量随反应温度的变化如图所示。分析曲线下降的原因___。

（5）步骤ⅷ中Co₃O₄和Li₂CO₃混合后，鼓入空气，经高温烧结得到LiCoO₂。该反应的化学方程式是___。

（6）多次实验测定该原钴矿中钴元素的质量分数为1.18%，则原钴矿中Co₂O₃的质量分数为___%。（假设原钻矿中含钻元素的物质只有Co₂O₃）。

Answer

c NiS+2H+=Ni2++H2S↑ 加入NaCl固体，溶液中Cl-浓度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl浓度增大，提高其在有机胺试剂中的浓度 分液 温度过高，碳酸铵分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸铵浓度降低，沉淀质量减少 4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2 1.66

【解析】

原钴矿（含Cr2O3、NiS等杂质），球磨后加入盐酸浸取，由题给信息可知，为分离Co与Cr、Ni，加入盐酸浓度在10mol/L以上，浸出液加入氯化钠固体，CoCl42-浓度增大，提高其在有机胺试剂中的浓度，加入有机胺试剂萃取，洗脱，可得到CoCl2溶液，加入碳酸铵生成碱式碳酸钴，煅烧生成Co3O4，加入碳酸锂，可生成目标物，以此解答该题。

（1）步骤ii选用盐酸的浓度应为10mol/，可用于分离Co与Cr、Ni；由于原料中含有NiS与盐酸反应生成H2S，H2S有毒，故应在通风橱中进行，反应的离子方程式为：NiS+2H+=Ni2++H2S↑，故答案为：c；NiS+2H+=Ni2++H2S↑；

（2）步骤ⅲ中加入NaCl固体，可使溶液中Cl-浓度增大，平衡Co2++4Cl-⇌CoCl42-右移，CoCl42-浓度增大，提高其在有机胺试剂中的浓度，故答案为：加入NaCl固体，溶液中Cl-浓度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl浓度增大，提高其在有机胺试剂中的浓度；

（3）步骤iv加入有机溶剂，用于萃取，可用分液的方法分离，故答案为：分液；

（4）由图象可知，温度升高，沉淀曲线下降，原因为温度过高，碳酸铵分解（或NH4+和CO32-水解程度增大），碳酸铵浓度降低，沉淀质量减少。（或温度过高Co2（OH）2CO3分解，沉淀质量减少。），故答案为：温度过高，碳酸铵分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸铵浓度降低.沉淀质量减少；

（5）Co3O4 和Li2CO3 混合后，鼓入空气，经高温烧结得到LiCoO2，方程式为4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2，故答案为：4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO2；

（6）原钴矿中钴元素的质量分数为1.18%，则原钴矿中Co2O3的质量分数为1.18%=1.66%，故答案为：1.66%。