[题目]三氧化二钴(Co2O3)主要用作颜料.釉料.磁性材料.催化剂和氧化剂等.以含钴废料(主要成分为Co2O3.含有少量MnO2.NiO.Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如下图所示:已知:Ⅰ.“酸浸后的浸出液中含的阳离子有H+.Co2+.Fe3+.Ni2+等.Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:沉淀物Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2完全� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】三氧化二钴（Co2O3）主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。以含钴废料（主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）为原料制备Co2O3的流程如下图所示：

已知：

Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。

Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Co(OH)2	Ni(OH)2
完全沉淀时的pH	3.7	9.0	9.2

回答下列问题：

(1)“酸浸”含钴废料的温度不宜过高，原因是_____________。

(2) “酸浸”时发生的主要反应是___________________（写离子方程式）。

(3)某萃取剂对金属离子的萃取率与溶液pH的关系如图所示：

使用该萃取剂时应控制的pH约为____________，理由是_____________。

(4)写出高温煅烧时发生的化学反应方程式___________。

(5)操作1得到的副产品是__________（填名称）；

已知该物质的溶液加热到100℃时会变质，该物质的溶解度见下表：

湿度	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃
溶解度	70.6	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	88.0

操作1是________（填字母）。

a．蒸发结晶 b．降温结晶 c．减压蒸发结晶

(6)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH，则放电时负极的电极反应式为_________________。

【答案】温度过高H2O2容易分解 Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑ 2.5～3.3即可萃取剂在该pH时对Ni2+、Co2+萃取率差别大，能分离Ni2+、Co2+两种离子 2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2 硫酸铵 c MH+OH- - e- =M+H2O

【解析】

含钴废料(主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)中加入硫酸和H2O2酸浸，MnO2不溶，其它物质都溶解，从后续产物看，Co2O3被H2O2还原为Co2+，Fe3O4溶解，同时生成的Fe2+被氧化为Fe3+；调pH至3.7，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；加入萃取剂后Ni2+进入有机相，Co2+进入水相；加入NH4HCO3和氨水，Co2+转化为Co2(OH)2CO3沉淀，滤液中应含有(NH4)2SO4；高温煅烧时，Co2(OH)2CO3中Co2+由+2升高到+3，不是简单的分解反应，而是分解产物又与O2反应，生成Co2O3、H2O、CO2。

(1)双氧水热稳定性差，“酸浸”含钴废料的温度不宜过高，原因是温度过高H2O2容易分解。答案为：温度过高H2O2容易分解；

(2) “酸浸”时，Co2O3被H2O2还原为Co2+，发生的主要反应是Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑。答案为：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；

(3)使用该萃取剂萃取Ni2+，单纯从萃取率考虑，萃取率越高越好，但同时还需考虑到，Co2+尽可能不被萃取，两方面综合考虑，应控制的pH约为2.5～3.3即可，理由是萃取剂在该pH时对Ni2+、Co2+萃取率差别大，能分离Ni2+、Co2+两种离子。答案为：2.5～3.3即可；萃取剂在该pH时对Ni2+、Co2+萃取率差别大，能分离Ni2+、Co2+两种离子；

(4)高温煅烧时，Co2(OH)2CO3的分解产物被O2氧化生成Co2O3等，化学反应方程式2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2。答案为：2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2；

(5)由分析知，操作1得到的副产品是硫酸铵。答案为：硫酸铵；从溶解度表看，硫酸铵的溶解度随温度升高有所增大，但变化量不大，且硫酸铵受热易分解，所以操作1是减压蒸发结晶，故选c。答案为：c；

(6)放电时负极为MH失电子生成M等，电极反应式为MH+OH- - e- =M+HO。答案为：MH+OH- - e- =M+H2O。

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反应Ⅰ：；

反应Ⅱ：；

和反应生成和的热化学方程式是___________________。

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(3)将和在一定条件下反应可制得合成气，在1 L密闭容器中通入与，使其物质的量浓度均为，在一定条件下发生反应：，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示：

①压强、、、由小到大的关系为_________。

②对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数（记作），如果，求x点的平衡常数________________（用平衡分压代替平衡浓度计算）。

③下列措施中能使平衡正向移动的是___________（填字母）。

a．升高温度

b．增大压强

c．保持温度、压强不变，充入He

d．恒温、恒容，再充入1 mol 和1 mol

(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用图所示装置可以将转化为气体燃料CO（电解质溶液为稀硫酸），该装置工作时，M为_________极（填“正”或“负”），导线中通过2 mol电子后，假定体积不变M极电解质溶液的pH__________（填“增大”、“减小”或“不变”），N极电解质溶液变化的质量__________g。