Question

【化學——選修2：化學與技術】（15分）

某礦石中除含SiO2外，還有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO，從該礦石中提取鈷的主要工藝流程如下：

（1）在一定濃度的H2SO4溶液中，鈷的浸出率隨時間、溫度的變化如圖所示�？紤]生產成本和效率，最佳的浸出時間為 小時，最佳的浸出溫度為 ℃。

（2）請配平下列除鐵的化學方程式：

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

（3）“除鈣、鎂”的原理反應如下：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4；

CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4。已知KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(MgF2)=7.40×10-11，加入過量NaF溶液反應完全后過濾，則濾液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= 。

（4）“沉淀”中含雜質離子主要有 ；“操作X”名稱為 。

（5）某鋰離子電池正極是LiCoO2，含Li+導電固體為電解質。充電時，Li+還原為Li，并以原子形式嵌入電池負極材料碳-6(C6)中，電池反應為LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6。LiC6中Li的化合價為 價。若放電時有1mole－轉移，正極質量增加 g。

Answer 1

（除標記外每空2分，共15分）

（1）12 90

（2）3 ，6，6，1，5，6 （有錯計0分，“1”未寫本次不扣分）

（3）1.50（或1.5）

（4）SO42-、NH4+、Na+ （少一個扣1分，有錯計0分） 洗滌、低溫干燥（各1分）

（5）0（1分） 7g

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)五行可知，溫度太低浸出率較低，而90℃與120℃時的浸出率差不太多，而溫度太高消耗的能量較多，生產成本大，所以最佳的溫度是90℃，12小時時浸出率基本達到最大，再增長時間，浸出率增大不多，所以最佳的浸出時間是12小時；

（2）該反應不是氧化還原反應，所以只需按照質量守恒定律配平即可，F(xiàn)e元素守恒，則硫酸鐵的系數(shù)是3，Na2Fe6(SO4)4(OH)12的系數(shù)是1，則硫酸鈉的系數(shù)是5，所以碳酸鈉的系數(shù)是6，二氧化碳為6，水是6；

（3）加入過量NaF溶液，則生成MgF2和CaF2沉淀，則濾液為二者的飽和溶液，溶液中的氟離子濃度相等，所以濾液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= KSP(CaF2)/ KSP(MgF2)= 1.11×10-10/7.4×10-11=1.5；

（4）根據(jù)流程圖分析，除鐵、鈣、鎂的過程中都生成硫酸鈉，加入草酸銨后生成草酸鈷沉淀，則該沉淀中可能存在的雜質離子有SO42-、NH4+、Na+；將得到的沉淀洗滌以除去雜質離子，然后低溫干燥，防止草酸鈷分解；

（5）充電時，Li+還原為Li，則LiCoO2 中Li的化合價是+1價，所以LiC6中Li的化合價Li的化合價是0價；放電時正極發(fā)生還原反應，則CoO2得到1個電子與鋰離子結合為LiCoO2，所以放電時有1mole－轉移，則有1mol LiCoO2生成，正極CoO2增加的質量即為1molLi的質量為7g。

考點：考查對圖像的分析判斷，化學方程式的配平，溶度積的應用，電化學反應原理的應用

考點分析： 考點1：離子反應 考點2：氧化還原反應 考點3：電化學基礎 考點4：溶解平衡 考點5：離子濃度比較 試題屬性

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