Question

（15分）某礦石中除含SiO₂外，還有9.24% CoO、2.78% Fe₂O₃、0.96% MgO、0.084 % CaO，從該礦石中提取鈷的主要工藝流程如下：
    
（1）在一定濃度的H₂SO₄溶液中，鈷的浸出率隨時間、溫度的變化如右圖所示�？紤]生產成本和效率，最佳的浸出時間為        小時，最佳的浸出溫度為         ℃。
（2）請配平下列除鐵的化學方程式：
Fe₂(SO₄)₃+ H₂O+ Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+  Na₂SO₄+  CO₂↑   
（3）“除鈣、鎂”的原理反應如下：MgSO₄+2NaF=MgF₂↓+Na₂SO₄； CaSO₄+2NaF=CaF₂↓+Na₂SO₄。已知K_SP(CaF₂)=1.11×10^-10、K_SP(MgF₂)=7.40×10^-11，加入過量NaF溶液反應完全后過濾，則濾液中的c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)=           。
（4）“沉淀”中含雜質離子主要有                    ；“操作X”名稱為             。
（5）某鋰離子電池正極是LiCoO₂，含Li⁺導電固體為電解質。充電時，Li⁺還原為Li，并以原子形式嵌入電池負極材料碳-6(C₆)中，電池反應為LiCoO₂+ C₆CoO₂+ LiC₆。LiC₆中Li的化合價為     價。若放電時有1mole^－轉移，正極質量增加   g。

Answer 1

（1）12 ； 90 ；   （2）3，6，6，1，5，6；（3）1.50；
（4）SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-； 洗滌、干燥 ；（5）0 ；7g

解析試題分析：（1）在一定濃度的H₂SO₄溶液中，鈷的浸出率隨時間、溫度的變化如右圖所示。由圖可知：溫度越高，浸出率越高，時間越長，浸出率。但是考慮生產成本和效率，最佳的浸出時間為12小時；最佳的浸出溫度為90 ℃；（2）用化合價升降法配平化學方程式為3Fe₂(SO₄)₃+6H₂O+6Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+ 5Na₂SO₄+ 6CO₂↑；（3）K_SP(CaF₂)= c(Ca²⁺)×c²(OH-)=1.11×10^-10; K_SP(MgF₂)= c(Mg²⁺) ×c²(OH-)=7.40×10^-11,所以c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)= K_SP(CaF₂)÷K_SP(MgF₂)= 1.11×10^-10÷7.40×10^-11=1.50；（4）由于沉淀是從含有SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-離子的溶液中過濾出來的，所以“沉淀”中含雜質離子主要有SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、F^-。把沉淀表面的雜質離子洗去、然后干燥就得到固體CoC₂O₄·2H₂O。因此“操作X”名稱為洗滌、干燥。（5）因為在充電時，Li⁺還原為Li，并以原子形式嵌入電池負極材料碳-6(C₆)中，所以LiC₆中Li的化合價為價；若放電時有1mole^－轉移，則有1mol的Li變?yōu)長i⁺結合為LiCoO₂，所以正極質量增加7g。
考點：考查物質制備條件的選擇、化學方程式的配平、在溶液中離子濃度的關系、混合物分離的操作、鋰離子電池的工作原理的知識。