鉆及其化合物

【核心知識(shí)梳理】

1.鉆的原子結(jié)構(gòu)——27CO

電子排布式1S22s22P63s23P63d74s2

簡(jiǎn)化電子排布式[Ar]3d74s2

困用業(yè)皿圓皿皿也皿ill出國(guó)]

電子排布圖

Is2s2P3s3p3d4s

價(jià)層電子排布式3d74s2

周期表中的位置笫四周期第vni族

常見(jiàn)化合價(jià)+2、+3

2.鉆(Co)

⑴物理性質(zhì)：銀白色、有延展性并具有鐵磁性的金屬元素，密度、熔點(diǎn)都較高，鉆相對(duì)較脆、硬

(2)化學(xué)性質(zhì)——中等活潑金屬

①常溫下與氧、硫等非金屬單質(zhì)無(wú)顯著作用，但在高溫時(shí)有劇烈反應(yīng)

②與稀H2sCU和稀鹽酸反應(yīng)較緩慢

③在冷的濃硝酸中易鈍化，與稀硝酸易反應(yīng)

3.鉆的氧化物

(l)CoO

①物理性質(zhì)：灰綠色，不溶于水

②化學(xué)性質(zhì)：主要表現(xiàn)為氧化性，一定條件下可被H2、C或CO還原成單質(zhì)鉆。能溶于酸和強(qiáng)堿,

不溶于水、醇和氨水

(2)CO2OJ

①物理性質(zhì)：黑色，不溶于水

②化學(xué)性質(zhì)：具有強(qiáng)氧化性，Co2O3+6HC1=2COC12+C12T+3H2O

4.鉆的氫氧化物

(1)CO(OH)2

①物理性質(zhì)：粉紅色固體，不溶于水

②化學(xué)性質(zhì)

a.能與酸反應(yīng)：Co(OH)2+H2SO4=COSO4+2H2O

b.弱還原性：在空氣中被緩慢氧化為棕褐色的CO(OH)3；可被強(qiáng)氧化劑(如H2O2)迅速氧化

2+3+

c.能與氨水反應(yīng)：CO(OH)2[CO(NH3)6][CO(NH3)6]

(2)CO(OH)3

①物理性質(zhì)：棕色固體，不溶于水

②化學(xué)性質(zhì)：具有強(qiáng)氧化性

a.酸性溶液中被還原，如在鹽酸中：2co(OH)3+6HC1=2COC12+C12T+6H2。

b.在酸性溶液中與Na2sO3溶液反應(yīng)：2co(OH)3+SOM+4H+=2C02++SOM+5H2。

c.在H2sO3溶液中：2co(OHX+H2so3+2H+=2CO2++SO「+5H2O

5.C°3+僅能夠存在于固態(tài)物質(zhì)或配合物中，在水溶液中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)

3+2+

⑴與水的反應(yīng)：4Co+2H2O=4CO+4H*+021

(2)CoCb在加熱或遇水時(shí)發(fā)生分解：2coe132coeL+Cl2T

6.co(n)與H20、er配合的平衡轉(zhuǎn)化：[CO(HO)612+^==^rcocui2

2H2U

粉紅色藍(lán)色

7.CoCL水合物的顏色：COC12-6H2O?=^COC12-2H2O^=^COC12-H2O^=^COC12

粉紅色紫紅色藍(lán)紫色藍(lán)色

8.Co（II）的配合物具有較強(qiáng)的還原性：C02++6NH3―>HCO（NH3）6］21co（NH3）6］3‘

【鞏固練習(xí)】

1.由于化石燃料的長(zhǎng)期大量澗耗，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，而人類(lèi)對(duì)能源的需求量越來(lái)越高，氫能源和

化學(xué)電源的開(kāi)發(fā)與利用成為全球發(fā)展的重要問(wèn)題。以含鉆廢渣（主要成分為CoO和CO2O3,含少量

AI2O3和ZnO）為原料制備鋰電池的電極材料CoCO3的工藝流程如圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

稀硫酸SQ,Na2CQj溶液萃取劑Na2c5溶液

▼▼1ri

廢渣-|假浸｝?［除鋁］-萃?。菀灰?迎鈿YOCQI

II

AI（OH）3有機(jī)層》ZnSOq溶液

A.通入SO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2CO3++SC）2+2H2O=2CO"+SC）K+4H

B.加入適量NazCO.調(diào)節(jié)pH是利用幾種氫氧化物小的不同除鋁

C.若萃取劑的總量一定，則分多次加入萃取比一次加入萃取效果更好

D.將含C（?+的溶液緩慢滴加到Na2cCh溶液中沉鉆，以提高CoCO3的產(chǎn)率

2.處理鋰離子二次電池正極廢料鋁鉆膜（含有LiCoO?、Al等）的一種工藝如下，下列有關(guān)說(shuō)法不正確

的是（）

A.堿浸的目的是溶解鋁B.酸溶時(shí)H2O2被還原

C.H2SCMH2O2可改用濃鹽酸D.鋁、鉆產(chǎn)物可再利用

3.鋰離子電池廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品。廢舊電池正極片中的鉆酸鋰（LiCoO?

可采用濕法液相還原法回收，并制得超細(xì)鉆粉，其流程如下（己知：檸檬酸能與Co?+形成配合物，

CoOE在酸性條件下能氧化CI）,下列敘述錯(cuò)誤的是（）

L鋁箔

NMP溶液

正極片銅箱—>0

1.25molB檸橇酸2

浸泡，80c城燒「研磨粉狀

濾液一漉液超細(xì)鉆粉

除去雜41%H2O2,80r-

LiCoC）2粗品濾渣含Li濾液

A.流程中NMP作溶劑,ACh是氧化劑,而N2H4是還原劑

B.酸浸時(shí)，使用檸檬酸比鹽酸更高效環(huán)保

C.酸浸時(shí)，溫度不宜過(guò)高，其原因是溫度高會(huì)使H2O2分蟀

D.從正極片中可回收的金屬元素有Al、Cu、Co、Li

4.某礦石的成分為：CoS、CuFeS?、CaS、S1O2,某化學(xué)興趣小組查閱資料設(shè)計(jì)的回收其中鉆和銅的

工藝流程如圖，已知Co的金屬性大于Cu、小于Fe,下列說(shuō)法正確的是（）

硫鉆

銅礦

濾渣

A.“生物浸出”在較高溫度下進(jìn)行可以提高浸出率

B.萃取振蕩時(shí)，分液漏斗下口應(yīng)傾斜向上

C.分液時(shí)，應(yīng)將上層液體曰分液漏斗下口放至另一燒杯中

D.用KSCN溶液和新制氯水可以檢驗(yàn)“水相”中的Fe2+

5.廢舊合金中含金屬鉆(Co)及少量雜質(zhì)鐵和其他情性雜質(zhì)，由廢合金制備CO2O3的工藝流程如下,

下列說(shuō)法不正確的是(

A.隔絕空氣加熱時(shí)可以在用崩中進(jìn)行

2

B.生成CoCO3的離子方程式為Co*+2HCO；=CoCO31+CO2f+H2O

C.將灌液加入顯堿性的NH4HCO3溶液中可以得到更多純凈CoCO3

D.沉淀需洗滌干凈，避免后續(xù)反應(yīng)污染空氣

6.CO3O4主要用作電池材料、磁性材料、熱敏電阻等。利用鉆渣［主要含Co(OH)3、Fe(OH)3］

44

獲得CosO4的流程如圖［已知：CO(OH)3、Fe(OH)3、Co(OH)2的仆分別為1.6xQ、4.0xIO/63xi0

一也當(dāng)離子濃度g

1x10—5molLr時(shí)認(rèn)為該離子沉淀完全］。下列敘述正確的是()

H2so4HgRpH(NHJCR在空氣中

注流油液

A.浸取時(shí)，比。2還原了C03+B.除鐵時(shí)，溶液必須調(diào)至呈堿性

C.基態(tài)Co?，的價(jià)電子排布式為3d54s2D.燃燒生物是CO3O4和CO

7.以含銀廢料(主要成分為NiO,含少量FeO、FezCh、CoO、BaO和SiO?)為原料制備N(xiāo)iQ、,和碳酸

亞鉆(CoCO3)的工藝流程如圖，下列說(shuō)法不正確的是()

H2soiNaCIO3Na2co3落取劑過(guò)量NaHCO；,

濾渣I黃鈉鐵磯渣有玩出

NaFe:l(SO,)2(OH)6

z.八一燃燒NiSO,?NiSO,南至

N06H2O溶液反落取

A.“濾渣I”的主要成分是SiCh、BaSO4

23+

B.“氧化”時(shí)的離子反應(yīng)為6Fe*+6H*+C10；=6Fe+Cr+3H20

C.“調(diào)pH”過(guò)程中形成黃鈉鐵磯渣，Na2c03必須過(guò)量

2+

D.“沉鉆”過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)為Co+2HCO7=CoCO3l+CO：1+H2O

8.(2024?新課標(biāo)卷)鉆及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一

種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含C。、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含鎰高鉆成品

的工藝如下：

能”)

(4)“沉鐳”步驟中，生成LOmolMnCh,產(chǎn)生比的物質(zhì)的量為

(5))“沉淀”步驟中，用NaOH調(diào)pH=4,分離出的濾渣是

(6)“沉鉆”步驟中，控制溶液pH=5.0?5.5,加入適量的NaClO氧化Co2+,其反應(yīng)的離子方程式;為

⑺根據(jù)題中給出的信息，從“沉鉆”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是_____

10.(2023?湖北卷)SiCL是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCL對(duì)廢棄的鋰電池正極材料LiCoO?進(jìn)行氯

化處理以回收Li、C。等金屬，工藝路線如下：

SiCUM)H溶液gCO,溶液

由鬻二皿

回答下列問(wèn)題：

(1)C。位于元素周期表第周期，第族

(2)燒渣是Li。、CoCL和SiCh的混合物，“500C焙燒”后剩余的SiCL應(yīng)先除去，否則水浸時(shí)會(huì)產(chǎn)

生大量煙霧，用化學(xué)方程式表示其原因___________________________________________

⑶鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na,CO常用方法的名稱(chēng)是

(4)已知/Csp［Co(OH)21=5.9xlO~15,若“沉鉆過(guò)濾”的pH控制為10.0,則溶液中G??濃度為moIL

“85()℃煨燒”時(shí)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________

(5)導(dǎo)致SiCL比CC14易水解的因素有

a.Si一。鍵極性更大b.Si的原子半徑更大

c.Si-Cl鍵鍵能更大d.Si有更多的價(jià)層軌道

11.(2023?廣東卷)(14分)Ni、Co均是重要的戰(zhàn)略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液(含Ni?+、Co2\

AP\Mg2+)中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co,并獲得高附加值化工產(chǎn)品。工藝流程如下：

氨性溶液

硝酸浸活性MgO

取液調(diào)pH至9.0

己知；氨性溶液由NH3H20、［NHG2SO3和(NH4)2CO3配制。常溫下，Ni2\Co2\C03+與NH3形成可

溶于水的配離子：lgKb(NH3-H2O)=-4.7；Co(OH)2易被空氣氧化為Co(OH)3；部分氫氧化物的

K卬如下表。

氫氧化物CO(OH)3)

CO(OH)2Ni(OH)2A1(OH3Mg(OH)2

K$p5.9'10-151.6xl0-445.5xl()r61.3x10-335.6xior2

回答下列問(wèn)題：

(1)活性MgO可與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為

(2)常溫下，pH=9.9的氨性溶液中，C(NH3H2O)c(NH&+)(填9”"v"或"=")

(3)“氨浸”時(shí)，由CO(OH)3轉(zhuǎn)化為［CO(NH3)6F+的離子方程式為

⑷(NHSCCh會(huì)使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中,

出現(xiàn)了NH4Al(OH)2co3的明銳衍射峰

①NH4A1(OH)2CO3屬于(填“晶體”或“非晶體”)

②(NHQ2CO3提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是

(5)①“析晶”過(guò)程中通入的酸性氣體A為

②由CoCb可制備AkCoOy晶體，其立方晶胞如圖。A1與0最小間距大于Co與0最小間距，X、

y為整數(shù)，則C。在晶胞中的位置為；晶體中一個(gè)A1周?chē)c其最近的O的個(gè)數(shù)為

⑹①“結(jié)晶純化”過(guò)程中，沒(méi)有引入新物質(zhì)。晶體A含6個(gè)結(jié)晶水,則所得HN03溶液中〃(HNO”與網(wǎng)出0)

的比值，理論上最高為

②"熱解''對(duì)于從礦石提取Ni、C。工藝的意義，在于可重復(fù)利用HN03和(填化學(xué)式)

12.(2015?山東卷)利用LiOH和鉆氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鉆氧

化物可通過(guò)處理粘渣獲得。

⑴利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為

溶液(填化學(xué)式)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為,電解過(guò)程中Li'向電極遷移(填或"B”)

電源

情惰

性

電性

電

極

A極

B

陽(yáng)離子交換膜

(2)利用鉆渣[含CO(OH)3、Fe(OH)3等]制備鉆氧化物的工藝流程如下:

①H2s。4NaC103,0(92僅4

2

②Na2s0、

沉鉆C0C2O4燃燒

鉆鈍化物

沉淀

鐵渣

Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為,鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為

o在空氣中煨燒CoGO4生成鉆氧化物和CO2,測(cè)得充分煨燒后固體質(zhì)量為2.41g,CO2

體積為1.344L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則鉆氧化物的化學(xué)式為

13.[Co(NH3)6]Cb(三氯化六氨合鉆)是合成其他含鉆配合物的重要原料，實(shí)驗(yàn)室中可由金屬鉆及其他

原料制備[Co(NH3)6]Cb

(一)CoCL的制備：CoCL易潮解，可用金屬鉆與氯氣反應(yīng)制備CoCL。實(shí)驗(yàn)中利用下列裝置進(jìn)行制備

(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________________________________

(2)按圖中A-E的順序組合裝置制備CoCb，E為盛裝有(填試劑名稱(chēng))的干燥管，其作用為

(3)該實(shí)驗(yàn)需配制12mol.L「的濃鹽酸250mL，需要用到的坂璃儀器是燒杯、最筒、玻璃棒、

和，若配制過(guò)程中未恢復(fù)室溫即轉(zhuǎn)移液體進(jìn)行后續(xù)操作，則所配溶液實(shí)際濃度___(填“大

于”或“小于")12molLr

(二)[CO(NH3)6]C13的制備

步驟如下：

I.在100mL錐形瓶?jī)?nèi)加入4.5g研細(xì)的CoCb、3gNH4CI和5mL水，加熱溶解后加入0.3g活性

炭作催化劑

II.冷卻后，加入濃氨水混合均勻?？刂茰囟仍?0℃以下并緩慢加入10mLH2O2溶液

III.在60°C下反應(yīng)一段時(shí)間后，經(jīng)過(guò)一系列操作后，過(guò)濾、洗滌、干燥得到[Co(NH3)6]Cb晶體

已知：不同溫度下[Co(NH3)6]C13在水中的溶解度如圖所示。

/8

02014)60801(K1

溫度/安

回答下列問(wèn)題：

(4)步驟II中在加入H2O2溶液時(shí)，控制溫度在10C以下的目的是

(5)制備[G)(NH3)6]C13的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(6川1中的“一系列操作"包括、

14.鉆是生產(chǎn)電池材料、高溫合金、磁性材料及染色劑的重要原料。一種以濕法煉鋅凈化渣(主要含

有C。、Fe、Cu、Pb、ZnO、Fe?03等)為原料提取鉆的工藝流程如下?；卮鹣铝袉?wèn)題：

硫酸流化的過(guò)破觸船俄酸的碳腋衲

里，T沒(méi)出卜1除照卜4仁化H沉快卜11站45。.....小

浸出液用液帙溢粘回收油

已知；常溫下，Ksp(CuS)=8.9xl0-v\K$p(CoS)=4.0x10-21。

⑴基態(tài)Co原子的價(jià)電子排布式為

(2)“浸出”過(guò)程中，為提高浸出率可采取的措施有(寫(xiě)2種)，浸出渣的成分為

(3)“除銅”后溶液中Co?*濃度為0.4molL-',為防止除銅時(shí)產(chǎn)生CoS沉淀，應(yīng)控制溶液的pH不超過(guò)

[已知常溫下，飽和H2s水溶液中存在關(guān)系式：/(H+MpSZDnl.OxIOFgoi.Lrp]

(4)“氧化”過(guò)程中，Na2s2。8與Co?+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

(5)“沉鐵”過(guò)程中，Na2cOa的作用是________________________________________________

(6)“沉鉆”產(chǎn)物可用于制備CoO

①CO(OH)3在稀有氣體中受熱分解生成CoO的化學(xué)方程式為

②CoO的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，與Cd.距離最近且相等的CS+有個(gè)；設(shè)Co2+與。2-的最近核

間距為rnm,CoO晶體的密度為gsC(設(shè)以為阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計(jì)算式)

(7)[Co(NH?)sCl]CL可用作聚氯乙烯的染色劑和穩(wěn)定劑。在該配合物中，C。的化合價(jià)為,中心

原子的配體為，含有的微粒間作用力有(填標(biāo)號(hào))

a.離子鍵b.配位鍵c.金屬鍵

15.三氯化六氨合鉆(UI)[Co(NH3)6]C13是鉆化合物合成中的重要原料，實(shí)驗(yàn)室以CoCL為原料制備

[Co(NH3)6]Cl3。其中CoCL可以通過(guò)鉆和純凈氯氣反應(yīng)制得，實(shí)驗(yàn)室制備CoCL可用下圖實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)現(xiàn)。

已知：①鉆單質(zhì)在300℃以上易被氧氣氧化，CoCb易潮解

②2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCL+5Q2T+8H2。

(1)A中盛放濃鹽酸的儀器名稱(chēng)為

(2)裝置的連接順序?yàn)?按氣流方向，用大寫(xiě)字母表示)

(3)反應(yīng)開(kāi)始前應(yīng)先打開(kāi)A中盛放濃鹽酸儀器的活塞，再點(diǎn)燃D中酒精燈，其目的是

(4)新制氯水中，含有氯元素的微粒有(填微粒符號(hào))

(5)把氯氣溶于水得到新制氯水,把該氯水加入滴有酚酷的NaOH溶液中,發(fā)現(xiàn)溶液劣色褪夫.為探

究褪色的原因，有同學(xué)提出三種猜想：

猜想1：氯水消耗了NaOH

猜想2：氯水消耗了酚猷

猜想3：氯水同時(shí)消耗了NaOH和酚取

為驗(yàn)證上述猜想，該同學(xué)取上述褪色后的溶液于甲、乙兩支試管中。向甲試管中滴加足量NaOH溶

液，向乙試管中滴加足量酚酣溶液。如果甲試管中溶液變紅，則猜想(選填“1'"2"3")成立；

如果觀察到(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)，則猜想3成立。

⑹該同學(xué)為了完成上述實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)室配制90mLmol?L?氫氧化鈉溶液。

①配置該溶液需要稱(chēng)量氫氧化鈉固體的質(zhì)量是_____g

②配制過(guò)程中使用的玻璃儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、、

③關(guān)于配制過(guò)程的說(shuō)法正確的是(填字母)

A.將稱(chēng)好的固體直接在容量瓶中加水溶解

B.將溶解后的溶液轉(zhuǎn)移到容景瓶時(shí)，有少品的溶液濺出，會(huì)使所配溶液濃度偏低

C.容量瓶不干燥，含有少量蒸鐳水，會(huì)使所配溶液濃度偏低

D.溶液未冷卻到室溫就移入容量瓶定容，會(huì)使所配溶液濃度偏高

16.利用一種鉆礦石(主要成分為Co2O3,含少量SiO2及鐵、鋁、鋅、鎂、鈣等金屬元素的氧化物)

制取CoCzOAH?。晶體的工藝流程如下：

鹽酸、Na2sO3NaCKkNa2cO3NaF萃取劑草草筱

鉆工.:?rA忐

.t'浸I.化F雜H沈淀仔雜卜峭夜l藕

濾渣1濾渣2濾渣3萃取.層

COC204-2H20

已知部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液pH如表:

沉淀物

Fe(OH)3Fe(OH)2CO(OH)2Al(OH)aMn(OH)2

完全沉淀時(shí)的pH3.79.69.25.29.8

(1)溶浸過(guò)程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

⑵氧化除雜過(guò)程中加入Na2co3的主要目的是,若不加入

NaClOx,其后果是_____________________________________________________

(3)濾渣3的成分是____________(填化學(xué)式)，濾液中加入萃取劑的目的是除去元素(填元素

符號(hào))

(4)萃取余液中加入草酸鏤后，獲取COC2O4-2H2O晶體的操作是

(5)含鉆化合物L(fēng)iCoCh是廢舊理電池的正極材料，可與雙氧水、稀H2s04混合加熱得到CoSO/可收

利用，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________

10

⑹已知某溫度下Kw(MgF2)=7.35xl(TLATsP(CaF2)=1.05xlO-,當(dāng)加入過(guò)量NaF溶液后，所得濾液

卜c(Mg2+)-----------

17.金屬Co、Ni性質(zhì)相似，在電子工業(yè)以及金屬材料上應(yīng)用十分廣泛。現(xiàn)以含鉆、銀、鋁的廢渣(含

主要成分為CoO、CO2O3、Ni、少量雜質(zhì)AI2O3)提取鉆、鎮(zhèn)的工藝如下：

H.SO,SO2Na2cO3萃取劑HXNa2CO3

CoCO,

固體

沉淀有機(jī)層一NiSO,溶液

⑴酸浸時(shí)S02的作用是____________________________________________________

⑵除鋁時(shí)加入碳酸鈉產(chǎn)生沉淀的離子方程式：

(3)有機(jī)層提取出的Ni?+可用于制備氫銀電池，該電池工作原理：NiOOH+MH,篇LNi(0H)2+M,

允電

電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________

(4)用CoCO3為原料采用微波水熱法和常規(guī)水熱法均可制得H2O2分解的高效催化劑C5Ni(.x)Fe204(其

中Co、Ni均為+2價(jià))。如圖是用兩種不同方法制得的CoxNi(i-.v)Fe2O4&10℃時(shí)催化分解6%的

H2O2溶液的相對(duì)初始速率隨x變化曲線

①H2O2的電子式_________________

②由圖中信息可知：法制取的催化劑活性更高

③Co?*、Ni2*兩種離子中催化效果更好的是

⑸已知燃燒CoCCh時(shí)，溫度不同，產(chǎn)物不同。在400c充分煨燒CoCCh，得到固體氧化物的質(zhì)量為

2.41g,CO2的體積為0.672L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則此時(shí)所得固體氧化物的化學(xué)式為

18.三氧化二鉆主要用作顏料、釉料及磁性材料，利用銅鉆礦石制備CO2O3的工藝流程如圖1。請(qǐng)回

答下列問(wèn)題：

H*?靜o,足…溶液先加鹽*再加

工’溶液j廣同體B溶液

FT{HAL濾液Bf藏%LCoC*.2HQ

:卡Ji_j—NajF/lSOj/OH)"|400?6006］城燒

過(guò)量Na2sol再加Na.CO,濃Na^O,溶液r?n

溶液'說(shuō)法調(diào)節(jié)PH065

圖1

已知：銅鉆礦石主要含CoO(OH)、CoCO3、CU2(OH)2co3和SiO2,其中還含有一定量的FeQ3、MgO

和CaO等

(1)“浸泡”過(guò)程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法有(寫(xiě)出

2種即可)

(2)“浸泡”過(guò)程中，加入Na2sCh溶液的主要作用是

(3)向“沉銅”后的濾液中加入NaC103溶液，寫(xiě)出濾液中的金屬離子與NaCICh反應(yīng)的離子方程式

(4)溫度、pH對(duì)銅、鉆浸出率的影響如圖2、圖3所示

一鉆的雙出率

e95

94—銅的浸出?二二^

榔90

城90壬

必85

壬86

80

82

781~~~~~~~?751__1_■_■_?

1525354555657585溫度/*C00.511.522.5pH

圖2圖3

①“浸泡”銅鉆礦石的適宜條件為

②圖3中pH增大時(shí)銅、鉆浸出率下降的原因可能是

(5)COC2O4-2H2O在空氣中高溫燃燒得到Cs5的化學(xué)方程式是

(6)一定溫度下，向?yàn)V液A中加入足量的NaF溶液可將Ca?+、Mg2+沉淀而除去，若所得濾液B中c(Mg2

)=

-5-1-,1

l.OxlOmolL,則濾液B中以Ca2+)為［已知該溫度下^p(CaF2)=3.4xlO,^sp(MgF2)

=7.1x10""]

19.鉆被譽(yù)為戰(zhàn)略物資，有出色的性能和廣泛的應(yīng)用。以水鉆礦(主要成分為Co2O3、CoO、Cu0、Fe2O3、

CaO.MgO、NiO和SiCh等)為原料制備COCH6H2O的工藝流程如圖所示，回答下列問(wèn)題:

淀液A-繇

膽灌渣A

再生利用一有機(jī)相D-1

C?C12?6H20T結(jié)晶|一水相DJ

40

20

0

812162024次出時(shí)間/h

(1)“酸浸”

①鉆的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系如右圖所示。綜合考慮成本，應(yīng)選擇的最佳工藝條件為

;濾渣A的主要成分為

②寫(xiě)出CO2O3與濃硫酸反應(yīng)生成CoSO4的化學(xué)方程式

(2)“凈化除雜”過(guò)程包括除鐵、除鈣鎂、除銅等步驟。

①除鐵：加入適量Na2so4固體，析出淡黃色晶體黃鈉鐵磯Na2Fe6(SOM(OH)i2,寫(xiě)出反應(yīng)的離子方

程式：__________________________________________________________________

②除銅：加入適量Na2s2O3,發(fā)生反應(yīng)：2CUSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2SX+SI+2Na2SO4+

2H2so4,Na2s2O3中硫元素的化合價(jià)是,上述反應(yīng)每消耗15.8gNa2s2O3,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移

電子mol

（3）“萃取和反萃取”

①“水相C”中的溶質(zhì)主要是Na2s和（寫(xiě)化學(xué)式）

②實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)取100g原料（含鉆11.80%）,反萃取時(shí)得到濃度為0.036molL_1C0CI2溶液5L,忽略

損耗，鉆的產(chǎn)率=（產(chǎn)率=j或髓摩盤(pán)X100%）

20.CoCL可用于電鍍，是一種性能優(yōu)越的電池前驅(qū)材料，由含鉆礦（Co元素主要以CsQi、CoO的

形式存在，還含有Fe、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Mg、Ca元素）制取氯化鉆晶體的一種工藝流程如下,

回答下列問(wèn)題：

稀也50八

Na,S,O

含5

鉆I操作慍杏

斤―浸取"NaCIO5(aq)Na,CO3(aq)廣濾渣2

濾渣

粉濾液1?pH3013.5L濾液23

濾液3

已知：①焦亞硫酸鈉（Na2s2O5）常作食品抗氧化劑。CaF.xMgF?難溶于水

②CoCMSHq的熔點(diǎn)為86C,易溶干水、乙醛等：常溫下穩(wěn)定無(wú)毒,加熱至110?120℃時(shí),

失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鉆

③部分金屬陽(yáng)離子形成氫氧化物的pH見(jiàn)下表:

Co34Fe3+CF+CO?,Fe2*Zn2+Mn2Mg2,

開(kāi)始沉淀pH0.32.75.57.27.67.68.39.6

完全沉淀pH1.13.26.69.29.69.29.311.1

⑴操作①的名稱(chēng)為，NaCQ具有氧化性，其名稱(chēng)為

（2）浸取時(shí)加入Na2s2O5的作用是______________________________

（3）濾液1中加入NaC103溶液的作用是,相關(guān)的離子方程式為

（4）加入Na2c03溶液生成濾渣2的主要離子方程式為

（5）濾渣3的主要成分為（寫(xiě)化學(xué)式）

濾液3經(jīng)過(guò)多次萃取與反萃取制備CoCh晶體：

萃取劑I

草取十⑷I稀鹽酸廠

濾有機(jī)層無(wú)黑L

劑

—相應(yīng)的鹽

液溶液4

3

含Co2：蘋(píng)取劑【1廠含Ni"溶液

W?溶液

天HII稀鹽酸CoCLCoCi,

J有機(jī)層瓦菽*溶液晶體

⑹濾液3中加入萃取劑I,然后用稀鹽酸反萃取的目的是

⑺制備晶體COC126H2O,需在減壓環(huán)境下烘干的原因是

21.鉆（主要化合價(jià)有+2、+3）具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，可用于不銹鋼的生產(chǎn)。以某含鉆礦石1主要成分

為CoO,主要雜質(zhì)為SiCh、Fe2O3,CuO）為原料生產(chǎn)鉆的主要工藝流程如圖所示：

1鐵盆、銅鹽|

稀硫酸M有機(jī)相

操作b

r*萃取產(chǎn)含鈉廢液

U負(fù)化沉缽性空

礦渣包化砧

氯氣NaOII

粗鉆」

⑴酸浸前通常要將礦石粉碎，粉碎的目的是,在實(shí)

驗(yàn)中進(jìn)行操作a、操作b,均需要使用的一種玻璃儀器是，經(jīng)操作c后得到鹽和

脂肪酸，操作C的名稱(chēng)是O

⑵由流程圖中的信息得出鐵、銅、鉆的硫酸鹽在水中和脂肪酸中的溶解性差異是

，寫(xiě)出氧化沉鉆時(shí)反應(yīng)的離子方程式：

⑶用化學(xué)方程式表示粗鉆生產(chǎn)的原理,若用電解法獲得精鉆，陽(yáng)極材料

是______

(4)某鋰離子電池正極材料為鉆酸鋰(LiCoO〉、負(fù)極材料為嵌入有Li的Cc，電解質(zhì)為含Li+的導(dǎo)電固

體，充電時(shí)，陰極發(fā)生的反應(yīng)為Ce+xLi++xe=LixC6。充放電過(guò)程中，發(fā)生LiCoO?與Lii-xCoO?

之間的轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出放電時(shí)正極上的電極反應(yīng)式：,放電過(guò)程中Li卡向

______極移動(dòng)

【鉆及其化合物】答案

1.Do解析：含鉆廢渣主要成分為CoO、CO2O3,含少量AI2O3、ZnO,由流程可知，加入稀硫酸酸

+3++2++3+

浸，發(fā)生反應(yīng)：Co2O3+6H=2Co+3H2O^COO+2H=Co+H20.A12O3+6H=2AI+

+2+2+

3H2O、ZnO-b2H=Zn-bH2O,同時(shí)通入SO2,Co?*被還原為Co,發(fā)生反應(yīng)：2Co"十SO2十

2H2O=2Co2++SO廠+4H+,得到的溶液主要含有的金屬離子有Co?+、AF+、Zn2+,加入Na2cO3

3+

溶液調(diào)節(jié)pH,AP+發(fā)生反應(yīng)：2A1+3CO?-+3H2O=2A1(OH)31+3CO2f,過(guò)濾，除去A1(OH)3,

加入萃取劑，萃取Zn?+,分液后向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，得到ZnSCh溶液，向水

層中緩慢加入Na2cCh,得至比CoCO3,以此來(lái)解答。通入SCh時(shí)C6+被還原為Co?+,則反應(yīng)的離子

方程式：2cO3++SO2+2H2O=2CO2++SOK+4H+,故A正確；加入Na2cCh溶液調(diào)節(jié)pH,Al3+

發(fā)生反應(yīng)：2Al3++3COV+3H2O=2A1(OH)31+3co23可除去鋁，故B正確；萃取劑的總量一定，

則分多次加入萃取比一次加入萃取分離更徹底，效果更好，故C正確；“沉鉆”時(shí)為使Co2+沉淀完全，

Na2c03溶液需稍過(guò)量且緩慢滴加，則滴加順序不合理，故D錯(cuò)誤.

2.Bo解析：A項(xiàng)，根據(jù)鋁鉆膜的成分以及工藝流程，A1能與NaOH反應(yīng)，生成可溶的NaA102,L1COO2

不溶于NaOH,然后過(guò)濾得到LiCoOz,因此堿浸的目的是溶解鋁，正確；B項(xiàng)，LiCoCh中Co顯+3

價(jià)，產(chǎn)品中COC2O4,Co顯+2價(jià)，化合價(jià)降低，LiCoO?為氧化劑，H2O2為還原劑，被氧化，錯(cuò)誤；

C項(xiàng)，H2sCh提供H+,H2O2作還原劑，鹽酸也能提供H+,+3價(jià)C。也能氧化C廠轉(zhuǎn)化成+2價(jià)Co,

正確；D項(xiàng)，根據(jù)上述分析，鋁、鉆產(chǎn)物可以再利用，正確。

3.Ao解析：從題干可知正極片中含鉆酸鋰(LiCoCh),加入NMP溶液浸泡后得濾液，經(jīng)蒸發(fā)、燃燒、

研磨制得粉末狀LiCoCh粗晶，可知NMP為溶劑。加入HQ2后有0上放出，可知H,Ch為還原劑，相

+3價(jià)鉆還原為+2價(jià)鉆，再加入N2H4后生成單質(zhì)鉆，N2H4也作還原劑，被氧化生成N2,A錯(cuò)誤；

若選用鹽酸酸浸，CoO?在酸怛條件下可氧化C「，有CI2生成，產(chǎn)生污染，而檸檬酸可與Cd+形成

配合物，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，B正確；溫度過(guò)高，H2O2會(huì)分解生成降低H2O2的利用率，C正確；

整個(gè)流程中，依次有鋁箔、銅箔、超細(xì)鉆粉、含Li濾液出現(xiàn)，這些均可從正極片中回收，D正確。

4.Bo解析：A.溫度過(guò)高細(xì)菌失去活性，浸出率下降，只能在適當(dāng)溫度下進(jìn)行“生物浸出”，故A錯(cuò)

誤；B.萃取振蕩時(shí)，分液漏斗下口傾斜向上，邊振蕩，邊旋開(kāi)活塞放氣，故B正確；C.分液時(shí)，應(yīng)先

將下層液體由分液漏斗下口放入燒杯中，再將上層液體由分液漏斗上口倒出，故C錯(cuò)誤；D.“水相”

中含有亞鐵離子和鐵離子，可以用鐵氨化鉀溶液檢驗(yàn)其中的亞鐵離子，不能用KSCN溶液和新制氯

水檢驗(yàn)“水相”中的Fe?+,故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為B。

5.Co解析：固體加熱應(yīng)在母期中進(jìn)行，A項(xiàng)正確；HCO3可以電離出COM和HJCo?+與COg結(jié)

2+

合生成CoCO3,同時(shí)H+與HCO3生成C02氣體，則生成CoCOi的離子方程式為Co+2HCO3

=CoCO3l+CO2t+H20,B項(xiàng)正確；將濾液加入顯堿性的NH4HCO3溶液中，容易得到CO(OH)2,

使CoCO3不純，C項(xiàng)錯(cuò)誤；濾液中有NHCl,如果殘留在沉淀上，加熱會(huì)分解產(chǎn)生NH.3和HQ,污

染環(huán)境，D項(xiàng)正確。

6.Ao解析：由流程分析知，鉆渣經(jīng)一系列處理后得到CoQO*Co的化合價(jià)降低，則推斷在浸取時(shí)

發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，Co3+作氧化劑，H2O2作還原劑，H2O2將+3價(jià)的Co還原為+2價(jià)，A正確；

將鐵除盡時(shí)，c(Fe3+)<

38

lxl()7mol-L-',由題中Kp[Fe(OH)3J=4.0xl()-,代入粗略計(jì)算，知pH碉至3左右時(shí)就能完全

除去鐵，B錯(cuò)誤；基態(tài)C(?+的價(jià)電子排布式為3d7,C錯(cuò)誤；CoCzCh的燃燒產(chǎn)物是CO3O4和CO?,D

錯(cuò)誤。

7.Co解析：廢料中加入硫酸，NiO、FeO、Fe2O3sCoO>BaO均能與硫酸.反應(yīng)，生成的NiSCh、FeSOn

Fe2(SO4)3>CoSO4進(jìn)入溶液，Si02和硫酸鎖為濾渣，A正確；?，調(diào)pH”過(guò)程中形成黃鈉鐵磯渣，Na2CO3

不能過(guò)量，防止Co2+、Ni2+形成沉淀而損失，C錯(cuò)誤。

8.(1)增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb

(2)將溶液中的Fe?+氧化為Fe3+,以便在后續(xù)調(diào)pH時(shí)除去Fe元素KMFe(CN)6]溶液Fe2

+