Question

【題目】三氧化二鈷（Co2O3）主要用作顏料、釉料、磁性材料、催化劑和氧化劑等。以含鈷廢料（主要成分為Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）為原料制備Co2O3的流程如下圖所示：

已知：

Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的陽離子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。

Ⅱ.部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

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

回答下列問題：

(1)“酸浸”含鈷廢料的溫度不宜過高，原因是_____________。

(2) “酸浸”時發(fā)生的主要反應(yīng)是___________________（寫離子方程式）。

(3)某萃取劑對金屬離子的萃取率與溶液pH的關(guān)系如圖所示：

使用該萃取劑時應(yīng)控制的pH約為____________，理由是_____________。

(4)寫出高溫煅燒時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式___________。

(5)操作1得到的副產(chǎn)品是__________（填名稱）；

已知該物質(zhì)的溶液加熱到100℃時會變質(zhì)，該物質(zhì)的溶解度見下表：

濕度	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．蒸發(fā)結(jié)晶 b．降溫結(jié)晶 c．減壓蒸發(fā)結(jié)晶

(6)有機相提取的Ni2+再生時可用于制備鎳氫電池，該電池充電時的總反應(yīng)為Ni(OH)2+M=NiOOH+MH，則放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________。

Answer 1

【答案】溫度過高H2O2容易分解 Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑ 2.5～3.3即可 萃取劑在該pH時對Ni2+、Co2+萃取率差別大，能分離Ni2+、Co2+兩種離子 2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2 硫酸銨 c MH+OH- - e- =M+H2O

【解析】

含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)中加入硫酸和H2O2酸浸，MnO2不溶，其它物質(zhì)都溶解，從后續(xù)產(chǎn)物看，Co2O3被H2O2還原為Co2+，Fe3O4溶解，同時生成的Fe2+被氧化為Fe3+；調(diào)pH至3.7，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀；加入萃取劑后Ni2+進入有機相，Co2+進入水相；加入NH4HCO3和氨水，Co2+轉(zhuǎn)化為Co2(OH)2CO3沉淀，濾液中應(yīng)含有(NH4)2SO4；高溫煅燒時，Co2(OH)2CO3中Co2+由+2升高到+3，不是簡單的分解反應(yīng)，而是分解產(chǎn)物又與O2反應(yīng)，生成Co2O3、H2O、CO2。

(1)雙氧水熱穩(wěn)定性差，“酸浸”含鈷廢料的溫度不宜過高，原因是溫度過高H2O2容易分解。答案為：溫度過高H2O2容易分解；

(2) “酸浸”時，Co2O3被H2O2還原為Co2+，發(fā)生的主要反應(yīng)是Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑。答案為：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；

(3)使用該萃取劑萃取Ni2+，單純從萃取率考慮，萃取率越高越好，但同時還需考慮到，Co2+盡可能不被萃取，兩方面綜合考慮，應(yīng)控制的pH約為2.5～3.3即可，理由是萃取劑在該pH時對Ni2+、Co2+萃取率差別大，能分離Ni2+、Co2+兩種離子。答案為：2.5～3.3即可；萃取劑在該pH時對Ni2+、Co2+萃取率差別大，能分離Ni2+、Co2+兩種離子；

(4)高溫煅燒時，Co2(OH)2CO3的分解產(chǎn)物被O2氧化生成Co2O3等，化學(xué)反應(yīng)方程式2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2。答案為：2Co2(OH)2CO3+O2Co2O3+2H2O+2CO2；

(5)由分析知，操作1得到的副產(chǎn)品是硫酸銨。答案為：硫酸銨；從溶解度表看，硫酸銨的溶解度隨溫度升高有所增大，但變化量不大，且硫酸銨受熱易分解，所以操作1是減壓蒸發(fā)結(jié)晶，故選c。答案為：c；

(6)放電時負(fù)極為MH失電子生成M等，電極反應(yīng)式為MH+OH- - e- =M+HO。答案為：MH+OH- - e- =M+H2O。