Question

【题目】Co3O4是制备石墨烯电池正极材料LiCoO2的原料。以钴矿石（主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制取Co3O4的工艺流程如下：

已知：Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>Fe3+>Co2+。

几种氢氧化物的溶度积如下表：

(l)写出溶解池中生成H2的离子反应方程式是____。

(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+．试剂l可选用__ 。

A．氯化钠 B．双氧水 C．亚硫酸钠 D.碘水

(3)残渣l的主要成分为____。用浓氨水再调节pH，pH应略大于___ 。（已知：lg2=0.3．当离子浓度小于l.0×l0-5mol/L，可认为沉淀完全）。

(4)操怍Ⅱ包括____、____、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式 _________。

(5)要得到15.0g质量分数为98%的LiCoO2正极材料，理论上需要Co3O4的质量为 __________g。

Answer 1

【答案】 Co+2H+ =Co2++H2↑ B Fe(OH)3 、Al(OH)3 9.15 过滤 洗涤 6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O 12.05

【解析】钴矿石(主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质)煅烧后的物质中含有Fe2O3、Al2O3、Co的氧化物；由于Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>加入适量Co粉和稀盐酸，溶解生成Fe2+、Co2+和Al3+，加入试剂1将Fe2+氧化为Fe3+，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+，在滤液中加入氨水调节pH，沉淀Co2+，最后在空气中灼烧Co(OH)2生成Co3O4。

(1)溶解池中钴与稀盐酸反应生成氢气，反应的离子反应方程式是Co+2H+ =Co2++H2↑，故答案为：Co+2H+ =Co2++H2↑；

(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂1可选用双氧水，氯化钠没有氧化性，亚硫酸钠是常见的还原剂，碘水不能氧化亚铁离子，故选B；

(3)根据上述分析，残渣1的主要成分有Fe(OH)3 、Al(OH)3，用浓氨水再调节pH是沉淀Co2+，根据Co(OH)2的Ksp，c(OH-)==×10-5，则c(H+)==×10-9，pH=9.15，故答案为：Fe(OH)3 、Al(OH)3；9.15；

(4)操怍Ⅱ为从悬浊液中分离出Co(OH)2，操作包括过滤、洗涤、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式为6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O，故答案为：过滤；洗涤；6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O；

(5)根据Co守恒， =×3，解得m(Co3O4)=12.05g，故答案为：12.05。