高三化学培优强化训练 钴(Co)

高三化学培优强化训练7 钴(Co)

2016/8/24

1．草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿［主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等］制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下：

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见下表：

沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2

完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8

(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将________________还原(填离子符号)。

(2)写出加入NaClO3的离子方程式_____________________________________________________。

(3)请用平衡移动原理分析：加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+(用R3+代表)转化成氢氧化物沉淀的原因：__________________________________________________________________________。(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________________；

使用萃取剂适宜的pH应接近______。

(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。

已知K sp(MgF2)=7.35×10-11、K sp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过

量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/ c(Ca2+)=__________。

2．钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某流程如下(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。

已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水；

②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表：

Fe3+Co2+Co3+Al3+

pH(开始沉淀) 1.9 7.15 -0.23 3.4

pH(完全沉淀) 3.2 9.15 1.09 4.7

请回答：

(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是。

(2)将步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应的离子方程式补充完整(填化学式)：

Co2O3 + 6H+ + 2Cl- = 2+ ↑+ 3H2O

(3)步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过；

废渣中的主要成分除了LiF外，还有。

(4)NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是。

(5)在空气中加热5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。[ 已知M (CoC2O4·2H2O) = 183 g/mol ]

温度范围/℃固体质量/ g

150~210 4.41

290~320 2.41

890~920 2.25

经测定，210~290℃过程中产生的气体只有CO2，此过程发生反应的化学方程式是。

3．一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下：

(1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为。

(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为：(产

物中只有一种酸根)。

在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________________________________________。

(3)过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3，碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用，请写

出该反应的离子方程式____________________________________________。

(4)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。

(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是________(填序号)。

A．c(Na+) = 2c(CO32－)

B．c(Na+) > c(CO32－) > c(HCO3－)

C．c(OH－) > c(HCO3－) > c(H+)

D．c(OH－)－c(H+) = c(HCO3－) + 2c(H2CO3)

(6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不

同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可

制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热

分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是

_______________。

1．

(1)Fe3+、Co3+

(2)ClO3- + 6Fe2+ + 6H+ = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O

(3)R3++3H2O R(OH)3+3H+，加入碳酸钠后，H+与CO32-反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀

(4)除去Mn2+, 3.0

(5)0.7

2．(1)2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2－+ 3H2↑

(2)Co2+、Cl2

(3)7.15Fe(OH)3

(4)降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀。

(5)3CoC2O4 + 2O2 Co3O4 + 6CO2

3．

(1)2Al+2OH－+2H2O = 2AlO2－+3H2↑

(2)4Co2O3·CoO + Na2S2O3 + 11H2SO4 = 12CoSO4 + Na2SO4 + 11H2O

Co2O3·CoO可氧化盐酸，产生Cl2，污染环境。(合理即可)

(3)2Al3++3CO32－+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑

(4)提供CO32－，调节pH，使Co2+沉淀为CoCO3

(5)B C D

(6)CoCl2•2H2O