Question

【题目】钴周期表第四周期第ⅥⅡ族元素，其化合价用途广泛，如：LiCoO2做锂电池的正极材料，草酸钴可用于指示剂和催化剂制备．
（1）Ⅰ LiCoO2中钴元素的化合价为 ．
（2）工业上将废锂电池的正极材料与过氧化氢溶液、稀硫酸混合加热，可得到CoSO4回收，反应的化学方程式为可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 ．
（3）Ⅱ 利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3 ， 含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O42H2O工艺流程如下：
已知：已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

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

浸出过程中加入NaClO3的目的是 ．
（4）请用平衡移动原理说明加Na2CO3调PH至5.2生成沉淀的原因 ．
（5）滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是 ．
（6）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀．已知某温度下，Ksp（MgF2）=7.35×10﹣11 ， Ksp（CaF2）=1.05×10﹣10 ． 当加入过量NaF后，所得滤液c（Mg2+）/c（Ca2+）= ．

Answer 1

【答案】
（1）+3
（2）2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O；生成的氯气造成污染，且盐酸易挥发，浪费很大
（3）将Fe2+氧化为Fe3+ ， 利于从混合液中除去
（4）因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2O?M（OH）3+3H+ ， 加入碳酸钠后CO32﹣与H+结合生成难电离的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而产生沉淀
（5）除去Mn2+
（6）0.7
【解析】解：（1）钴酸锂（LiCoO2）中Li为+1价，O为﹣2价，则钴元素的化合价为+3， 所以答案是：+3；（2）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2 ， 生成物有Li2SO4和CoSO4 ， Co元素化合价降低，则过氧化氢被氧化为氧气，同时生成水，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O，因为盐酸也具有强酸性和还原性，理论上可以代替H2SO4和H2O2 ， 但上述反应可知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，
所以答案是：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O；生成的氯气造成污染，且盐酸易挥发，浪费很大；
Ⅱ．（3）要使Fe2+沉淀的pH=9.6，Co2+沉淀的pH=9.2，如直接除掉Fe2+ ， 溶液中的Co2+也沉淀下来，Fe3+沉淀的pH=3.7，所以加NaClO3将浸出液中Fe2+氧化为Fe3+ ， 利于从混合液中除去，
所以答案是：将Fe2+氧化为Fe3+ ， 利于从混合液中除去；（4）加Na2CO3调PH=5.2能使Fe3+、Al3+ 离子转化成氢氧化物沉淀，原因是：因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2OM（OH）3+3H+ ， 加入碳酸钠后CO32﹣与H+结合生成难电离的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而产生沉淀，
所以答案是：因Fe3+和Al3+（用M3+代替）在水溶液中存在平衡M3++H2OM（OH）3+3H+ ， 加入碳酸钠后CO32﹣与H+结合生成难电离的HCO3﹣ ， 使水解平衡右移而产生沉淀；（5）由工艺流程可知溶液中的锰离子还未除去，最终得到草酸钴，说明滤液中加入萃取剂的作用是除去锰离子；
所以答案是：除去Mn2+；（6）由溶度积可知，滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积可知c（Mg2+）：c（Ca2+）= = =0.7，
所以答案是：0.7．