精练06 化学工艺流程常考元素：钴-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

精练06 化学工艺流程常考元素：钴 1．（24-25高三上·云南昆明·模拟预测）实验室利用钴渣[含等]制备的工艺流程如图所示： 已知：。 下列说法正确的是 A．“溶解还原”过程中消耗的与生成的物质的量之比为 B．“纯化处理”时需将溶液调至，以确保将铁元素完全除去 C．“沉钴”时，为获取更多的，改用溶液 D．在空气中煅烧时，每转移，生成 2．（24-25高三上·江苏南通·模拟预测）在磁性材料、电化学领域应用广泛，利用钴渣主要含(、FeO)制备的流程如图所示。下列说法正确的是 A．“浸取”后的滤液中主要阳离子有：、、 B．溶液中： C．“沉钴”时将换成，则制得的纯度降低 D．“煅烧”时每生成1mol反应转移2mol电子 3．（24-25高三上·湖南·模拟预测）以废旧锂电极(主要含及少量石墨)为原料回收，并制备的工艺流程如图所示： 已知： ①氛围下焙烧后的主要固体产物是和Co，还有少量； ②溶于稀酸，微溶于水，在水中溶解度随温度升高而降低。 下列说法正确的是 A．让“焙烧”操作处于氛围中，可防止发生氧化还原反应 B．为提高“水浸”效率，可适当升高温度 C．“酸浸”时加入的可能做还原剂 D．“酸浸”后，溶液中剩余的不会影响“沉钴”的效率 4．（2024·江西九江·三模）陶瓷工业中钴系色釉具有呈色稳定、呈色强度高的特点，利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔，等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图： 已知：pH较大时，易形成沉淀。 下列有关说法正确的是 A．酸溶反应中物质A可以是或 B．操作1和操作2都用到的玻璃仪器是玻璃棒 C．无机相中溶质的主要成分是 D．为了提高沉钴率，“沉钴”时可用饱和溶液 5．（2024·辽宁沈阳·二模）以废旧锂钴电池正极材料(颗粒粉末附着在铝箔表面)为原料，提纯回收钴元素与锂元素的工艺流程如下。下列叙述错误的是 已知：微溶，其溶解度随温度的升高而降低。 A．“酸浸还原”中仅发生反应： B．“调除杂”时过大，滤渣1中可能会存在 C．试剂X可选用溶液，得到的同时还可以制取副产品芒硝 D．“沉锂”后分离采用蒸发浓缩、趁热过滤，可以降低的溶解损失 6．（2024·山西晋中·模拟预测）湿法炼锌的主要工序有焙烧、浸出、净化和电积，浸出后获得大量的含Zn、Co、Ni、Fe、Mn、Cd等金属的钴镍渣，为有效回收钴镍渣中的有价金属，设计如图所示的工艺流程： (1)加热能提高“酸浸”速率，除此外还可采取的措施有 (填1条即可)。“酸溶”时却不宜采用加热的方法来加快反应速率，其原因是 。 (2)“氧化分离”时，过硫酸钠的用量与溶液中金属离子的脱除率的关系如图所示。 ①氧化剂Na2S2O8的阴离子结构为，其中硫元素化合价为 ，其阴离子结构片段S-O-O-S中的所有原子 (填“在”或“不在”)一条直线上。 ②流程中过硫酸钠的加入量应为理论量的 (填字母)倍。 a．2～3　　　　　b．4～5　　　　　c．7～8 (3)滤渣1中主要含MnO2、 ，写出生成MnO2的离子方程式： 。 (4)由碱式碳酸锌可制备ZnO，ZnO的晶胞结构如图，则锌的配位数为 ；已知晶胞参数为acm，该晶体的密度为 g∙cm-3 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 7．（2024·安徽安庆·二模）粗氢氧化钴Co(OH)3是以铜钴矿为原料湿法提取而得到的粗制钴盐中间品，含有MnOOH以及Al2O3、Fe3O4、Mg等杂质，粗氢氧化钴湿法制取精制硫酸钴流程如下： (1)浸出时添加还原剂SO2对原料中的锰和 (填元素名称)进行有效浸出。保持温度，流速等条件不变，Co浸出率与时间关系如图所示，则浓度最适宜为 mol/L。 (2)“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸。被氧化为，该反应的离子方程式为 (已知：的电离第一步完全，第二步微弱)。生石灰调节 (保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在(已知：的，离子浓度时沉淀完全)。 (3)在萃取剂一定量的情况下，提高萃取率的措施有 (答出一点即可)，萃取后水相溶液中存在的金属离子有 。 (4)硫酸钴的溶解度曲线如图所示，从溶液中获得CoSO4•7H2O的方法是 。 8．（2024·青海海南·一模）草酸钴在化学中应用广泛，可以用于制取催化剂和指示剂。工业上常以水钴矿(主要成分为，还含少量、、MgO、CaO等杂质)为原料制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下： 回答下列问题： (1)向浸液中加入后钴元素的化合价为 。 (2)向溶液a中加入NaClO的主要作用是 ；可选用 (填字母)替代NaClO，若使用替代试剂，则相应反应的离子方程式为 。 A．HCl    B．    C．    D． (3)向溶液c中加入足量的NaF溶液可将、转化为沉淀而除去，若所得溶液d中，则溶液d中 。［已知该温度下：，］ (4)钴的氧化物常用作颜料或催化剂，其可由草酸钴晶体()在空气中煅烧制得。取36.6g草酸钴晶体，在空气中煅烧至恒重，得到15.8gCoO与的混合物，该混合物中CoO与的物质的量之比为 ，写出该反应的化学方程式： 。 9．（2024·吉林长春·模拟预测）利用水钴矿(主要成分为，含少量)制备二次电池添加剂的流程如下。 已知： i．沉淀过快无法形成在碱性溶液中易被氧化。 ii．部分金属离子浓度与的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”中反应的离子方程式为 。 (2)设“酸浸”后溶液中，则“沉铁”中控制的理论范围为 (溶液中离子浓度时，可认为已除尽)。 (3)萃取剂对萃取率随的影响如图，应选择萃取剂 (填“M”或“N”)。(若萃取剂的量一定时， (填“一次萃取”或“少量多次萃取”)的萃取效率更高。 (4)“沉钴”中，的离子方程式为 。 (5)过程中，先加氨水再缓慢加溶液的理由是 。“沉钴”中使用热溶液的目的是 。 10．（2024·江西南昌·三模）以铜钴矿[主要成分为，另含少量及含砷化合物]制备锂电池正极原料，生产流程如图甲所示。 已知： ①酸浸液中含有的阳离子为； ②萃取除铜的过程可表示为； ③。 (1)一种钴的氧化物的晶胞结构如图乙所示，该氧化物中钴离子的价电子排布式为 ，该氧化物中钴离子的配位数是 。 (2)酸浸液中结以形式存在，生成的化学方程式为 。酸浸过程中可适当升温以加快反应速率，但温度过高，单位时间内钴的浸出率明显降低。原因是 。 (3)实验室模拟萃取除铜，加入萃取剂后充分振荡静置，如图丙所示，则分离出含铜有机溶剂的具体实验操作为 。 (4)除铁过程中，溶液中的转化为沉淀，该反应的离子方程式为 。常温条件下，若除铁结束后溶液，则是否完全沉淀(离子浓度低于时，可认为该离子完全沉淀)？通过计算说明： 。 11．（2024·内蒙古乌海·模拟预测）以湿法炼锌厂所产的钴锰渣(主要成分为，含少量等)为原料回收制备的工艺如下： 已知常温下，； 回答下列问题： (1)“酸浸”时其中，写出反应的化学方程式： ，滤渣1中的硫酸盐是 。 (2)“除铁”时，生成的离子方程式为 。 (3)“除铜锌”时，主要以 [填“”或“”]形式除去，其原因是 (反应平衡常数视为反应完全，根据已知信息，写出推理过程)。 (4)“滤渣3”中含有MnO2，写出“除锰”时生成MnO2的化学方程式： 。 (5)P204、P507对金属离子的萃取率与的关系如图所示。 ①“P204萃取”后“萃取液1”进行“反萃取”的目的是 。 ②“P507萃取”时，选择合适的pH范围为 (填字母)。 A．3~4            B．4~5            C．5~6            D．6~7 12．（2024·陕西·一模）钴是生产电池材料、耐高温合金、防腐合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌的净化渣(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb等金属的单质及其氧化物)为原料提取钴的工艺流程如图所示： 已知： ①常温下，，，。 ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表： 金属离子 开始沉淀时的pH 6.2 4.0 7.9 2.2 7.5 沉淀完全时的pH 8.5 5.0 9.2 3.2 9.0 回答下列问题： (1)“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。 (2)常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到，“除铜液”中浓度为，则此时溶液的 ［已知常温下，饱和水溶液中存在关系式：］。 (3)过硫酸钠能将和氧化，和反应的离子方程式为 。 (4)氧化后，溶液中浓度为，利用碳酸钠溶液调节溶液pH．“沉铁”时，调节溶液pH的范围是 ，“沉铁”后，调节溶液的目的是 。 (5)“沉钴”过程中反应的离子方程式为 。“钴回收后废液”中含有的金属离子主要有 。 (6)以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为)为原料提取出。在提取过程中钴的损失率为 %(用含w、m的代数式表示)。 13．（2024·江西宜春·模拟预测）以废旧锂离子电池(主要成分为)为原料制备棒状草酸钴晶体(，微溶于水，溶解度随温度升高而逐渐增大)的一种方法如下图所示，该法经济可行，为工业化回收废旧锂电池中有色金属提供了依据。 已知： ①浸出液中除Co2+、外，还含、，，，，等离子； ②，；。 回答下列问题： (1)“浸出”时，与、稀硫酸反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (2)“水解沉淀铝铜”时，沉淀铝反应的离子方程式为 。 (3)沉淀2的成分为和 ，“氧化沉淀铁锰”时，生成的离子方程式为 。 (4)“沉钴”时，温度与钴的沉淀率的关系如图所示，沉淀反应时间为10 min，反应温度为50℃以上时，温度升高，而钴的沉淀率下降，可能原因为 。 (5)“沉钴”时也可用溶液代替，反应为，则该反应的平衡常数为 ，若平衡时 mol⋅L-1，，则此时Co2+是否沉淀完全？ (填“是”或“否”，离子浓度≤10-5 mol⋅L-1即可认为沉淀完全)。 14．（2024·福建·一模）酸浸法回收废炉渣中(主要为铜、钴、镍、铁等金属元素的氧化物)的铜、钴、镍的流程如下： 已知：25℃时，，。 (1)“磨细”过程的目的是 。 (2)酸浸液中大量铁元素以存在，加入可减少铁屑的消耗从而降低成本，与反应过程中会产生气泡，其离子方程式为 。 (3)“滤渣2”主要成分为 (填化学式)。 (4)“镍钴分离”过程发生反应的离子方程式为 。 (5)“酸溶1”过程用替换，从绿色化学角度分析其可行性 。 (6)“焙烧”过程发生反应的化学方程式为 。 (7)已知当时，认为其沉淀完全。“沉镍”过程的目的是为了将“”，此时应调节溶液的pH为 。 (8)“操作X”为 。 15．（2024·河北石家庄·二模）利用炼锌钴渣[主要含Co(OH)2、FeSO4、NiSO4和Zn、Cu单质]协同制备Co(OH)3和高纯Zn的流程如下。 (1)“酸浸”过程Co(OH)2发生反应的离子方程式为 。 (2)“沉铁”过程CaCO3的作用有 。 (3)“沉镍”过程pH对溶液中Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量的影响如图。 ①由图判断，应调节pH= 。 ②该过程Co可能发生的反应如下： Co2++6NH3·H2O=[Co(NH3)6]2++6H2O  K1=105 Co2++2NH3·H2O=Co(OH)2↓+2  K2 则K2= ，[Co(NH3)6]2+为 (填“热力学”或“动力学”)产物。 (已知：25℃时，Kb(NH3·H2O)=10-4.8，Ksp[Co(OH)2]=10-15) (4)“沉钴”过程生成Co(OH)3的离子方程式为 。 (5)一种以Zn和V2O5为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下图一所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。 ①基态V原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。 ②上述电池充电时阳极的电极反应式为 。 ③金属Zn的晶胞如图二，密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数NA= (列代数式即可，下同)，晶胞空间占有率为 。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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3．（24-25高三上·湖南·模拟预测）以废旧锂电极(主要含及少量石墨)为原料回收，并制备的工艺流程如图所示： 已知： ①氛围下焙烧后的主要固体产物是和Co，还有少量； ②溶于稀酸，微溶于水，在水中溶解度随温度升高而降低。 下列说法正确的是 A．让“焙烧”操作处于氛围中，可防止发生氧化还原反应 B．为提高“水浸”效率，可适当升高温度 C．“酸浸”时加入的可能做还原剂 D．“酸浸”后，溶液中剩余的不会影响“沉钴”的效率 【答案】C 【分析】废旧锂电极(主要含及少量石墨)在氛围下焙烧后的主要固体产物是和Co，还有少量，再水浸，已知溶于稀酸，微溶于水，在水中溶解度随温度升高而降低，过滤得到滤液含有，滤渣含有Co、，再向滤渣中加入H2SO4、H2O2酸浸，与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应生成Co2+和O2，Co与H2SO4反应生成CoSO4和H2，则混合气体含有O2、H2，溶液中含有Co2+，最后向含Co2+的溶液中加入(NH4)2C2O4沉钴制得。 A．氛围是为了防止氧气参与反应，但是和石墨还是要发生氧化还原反应生成单质Co和，A错误； B．根据信息②，升高温度的溶解度下降，不利于它溶解而分离，B错误； C．“过滤”后的滤渣中含有少量，最后都需要转化为Co(II)，因此加入可以将Co(III)还原成Co(II)，C正确； D．溶液中剩余的可能使转化为，从而不利于沉淀产生，D错误； 故选C。 4．（2024·江西九江·三模）陶瓷工业中钴系色釉具有呈色稳定、呈色强度高的特点，利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔，等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图： 已知：pH较大时，易形成沉淀。 下列有关说法正确的是 A．酸溶反应中物质A可以是或 B．操作1和操作2都用到的玻璃仪器是玻璃棒 C．无机相中溶质的主要成分是 D．为了提高沉钴率，“沉钴”时可用饱和溶液 【答案】C 【分析】经过第一步碱浸操作，废料中的铝箔溶解转化为NaAlO2(滤液)而被除去，滤渣主要含Co3O4和LiCoO2，后续萃取的是Co2+，说明经过酸溶之后，Co元素从+3价转化为Co2+，即在酸溶步骤中Co元素被还原，经过操作1得到滤液2，说明操作1为过滤操作，所得滤液2中主要含CoSO4和Li2SO4，经过萃取操作(操作2)实现两者分离，有机相中为CoR2，无机相中溶质的主要成分是Li2SO4，对有机相进行反萃取，实现Co元素从有机相转移到水相，最后经过沉钴操作获得CoCO3，据此分析解题。 A．酸溶之后，Co元素从+3价转化为Co2+，即在酸溶步骤中Co元素被还原，说明物质A具有还原性，H2O2可以是还原剂，但不能用O2，A选项错误； B．经过操作1得到滤液2，说明操作1为过滤操作，需要用到玻璃棒；经操作2得到有机相和无机相，说明操作2为萃取操作，主要的玻璃仪器为分液漏斗，B选项错误； C．滤液2中主要含CoSO4和Li2SO4，经过萃取操作(操作2)实现两者分离，有机相中为CoR2，无机相中溶质的主要成分是Li2SO4，C选项正确； D．Na2CO3溶液为碱性，pH较大时，Co2+易形成Co(OH)2沉淀，导致沉钴率降低，故不能用饱和Na2CO3溶液，D选项错误； 故答案选C。 5．（2024·辽宁沈阳·二模）以废旧锂钴电池正极材料(颗粒粉末附着在铝箔表面)为原料，提纯回收钴元素与锂元素的工艺流程如下。下列叙述错误的是 已知：微溶，其溶解度随温度的升高而降低。 A．“酸浸还原”中仅发生反应： B．“调除杂”时过大，滤渣1中可能会存在 C．试剂X可选用溶液，得到的同时还可以制取副产品芒硝 D．“沉锂”后分离采用蒸发浓缩、趁热过滤，可以降低的溶解损失 【答案】A 【分析】由题给流程可知，废旧锂钴电池正极材料用稀硫酸和硫代硫酸钠混合溶液酸浸还原时，钴酸锂酸性条件下与硫代硫酸钠溶液反应转化为硫酸锂、硫酸亚钴，Al与稀硫酸反应转化为硫酸铝，过滤得到可溶性硫酸盐的滤液；向滤液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，将溶液中的铝离子转化为氢氧化铝沉淀；过滤得到氢氧化铝和含有硫酸亚钴、硫酸锂的滤液；向滤液中加入NaOH溶液，将溶液中的Co2+转化为Co(OH)2沉淀，过滤得到Co(OH)2和硫酸锂溶液；向硫酸锂溶液中加入碳酸钠溶液，将锂离子转化为碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂和硫酸钠溶液。 A．“酸浸还原”中发生的主要反应为和，故A错误； B．由分析可知，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH除杂的目的是将溶液中的铝离子转化为氢氧化铝沉淀，而亚钴离子不转化为氢氧化亚钴沉淀，所以若溶液pH过大，滤渣1中可能会存在氢氧化亚钴，故B正确； C．向硫酸锂溶液中加入碳酸钠溶液，将锂离子转化为碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂和硫酸钠溶液，芒硝是十水硫酸钠的俗称，硫酸钠溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到芒硝，故C正确； D．由题意可知，微溶于水的碳酸锂的溶解度随温度升高而降低，“沉锂”后分离溶液和，结合已知信息，蒸发浓缩、趁热过滤可以降低的溶解损失，故D正确； 故答案选A。 6．（2024·山西晋中·模拟预测）湿法炼锌的主要工序有焙烧、浸出、净化和电积，浸出后获得大量的含Zn、Co、Ni、Fe、Mn、Cd等金属的钴镍渣，为有效回收钴镍渣中的有价金属，设计如图所示的工艺流程： (1)加热能提高“酸浸”速率，除此外还可采取的措施有 (填1条即可)。“酸溶”时却不宜采用加热的方法来加快反应速率，其原因是 。 (2)“氧化分离”时，过硫酸钠的用量与溶液中金属离子的脱除率的关系如图所示。 ①氧化剂Na2S2O8的阴离子结构为，其中硫元素化合价为 ，其阴离子结构片段S-O-O-S中的所有原子 (填“在”或“不在”)一条直线上。 ②流程中过硫酸钠的加入量应为理论量的 (填字母)倍。 a．2～3　　　　　b．4～5　　　　　c．7～8 (3)滤渣1中主要含MnO2、 ，写出生成MnO2的离子方程式： 。 (4)由碱式碳酸锌可制备ZnO，ZnO的晶胞结构如图，则锌的配位数为 ；已知晶胞参数为acm，该晶体的密度为 g∙cm-3 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 【答案】 (1)搅拌 加热时MnO2可能会与盐酸反应(或加热会使HCl挥发，降低利用率) (2)＋6 不在 c (3)Fe(OH)3、Co(OH)3 (4)4 【分析】钴镍渣中含有大量的含Zn、Co、Ni、Fe、Mn、Cd等金属，加入硫酸进行酸浸，过滤去除浸渣；往滤液中加入锌粉除镉，得到海绵镉，滤液中加入Na2S2O8、NaOH进行氧化分离，此时生成的Co(OH)3、Fe(OH)3、MnO2沉淀而成为滤渣1，滤液中含有Ni2+、Zn2+；滤液除镍后所得的净化液经过一系列操作，最后得到xZnCO3∙yZn(OH)2∙zH2O。滤渣1中加入盐酸进行酸溶，将Co(OH)3、Fe(OH)3溶解，得到MnO2沉淀；滤液中加入氨水进行络合，然后过滤，滤渣为Fe(OH)3，过滤后灼烧得铁红；滤液为[Co(NH3)6]Cl3。 （1）加热能提高“酸浸”速率，除此以外还可增大酸的浓度或增大固体与溶液的接触面积，则采取的措施有搅拌等。当盐酸浓度较大时，会与MnO2反应，且盐酸具有挥发性，所以“酸溶”时不宜采用加热的方法来加快反应速率，其原因是：加热时MnO2可能会与盐酸反应(或加热会使HCl挥发，降低利用率)。 （2）①氧化剂Na2S2O8的阴离子结构为，其中硫元素化合价为＋6，其阴离子结构片段S-O-O-S中O原子的价层电子对数为4，都发生sp3杂化，O原子的最外层各有2个孤电子对，对成键电子有排斥作用，则所有原子不在一条直线上。 ②从图中可以看出，为提高Fe2+、Co2+、Mn2+的脱除率，流程中过硫酸钠的加入量应为理论量的7～8倍，故选c。 （3）由分析可知，滤渣1中主要含MnO2、Fe(OH)3、Co(OH)3，生成MnO2的离子方程式：。 （4）在ZnO晶胞中，含Zn原子个数为=4，含O原子个数为4，由ZnO的晶胞结构图可以看出，O原子周围有4个Zn，则Zn原子周围有4个O，锌的配位数为4；已知晶胞参数为acm，该晶体的密度为=g∙cm-3。 7．（2024·安徽安庆·二模）粗氢氧化钴Co(OH)3是以铜钴矿为原料湿法提取而得到的粗制钴盐中间品，含有MnOOH以及Al2O3、Fe3O4、Mg等杂质，粗氢氧化钴湿法制取精制硫酸钴流程如下： (1)浸出时添加还原剂SO2对原料中的锰和 (填元素名称)进行有效浸出。保持温度，流速等条件不变，Co浸出率与时间关系如图所示，则浓度最适宜为 mol/L。 (2)“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸。被氧化为，该反应的离子方程式为 (已知：的电离第一步完全，第二步微弱)。生石灰调节 (保留一位小数)时，检验反应后的滤液中恰好不存在(已知：的，离子浓度时沉淀完全)。 (3)在萃取剂一定量的情况下，提高萃取率的措施有 (答出一点即可)，萃取后水相溶液中存在的金属离子有 。 (4)硫酸钴的溶解度曲线如图所示，从溶液中获得CoSO4•7H2O的方法是 。 【答案】 (1)钴、铁 3.0 (2)H2O+Mn2++=MnO2++3H+ 3.5 (3)分多次加入萃取剂 Mn2+ (4)蒸发浓缩、降温结晶，过滤洗涤，低温干燥 【分析】由题干工艺流程图可知，将粗氢氧化钴用水磨成浆后加入H2SO4和SO2进行浸出，将Co转化为Co2+，Fe转化为Fe2+、Al转化为Al3+、Mg转化为Mg2+，Mn转化为Mn2+，过滤除去其他不溶性杂质，向滤液中加入生石灰，热空气和SO2，将Fe2+转化为Fe(OH)3、Al3+转化为Al(OH)3，过滤出Fe(OH)3和Al(OH)3，向滤液中加入萃取剂P204以萃取Co2+，分液出水层含有Mn2+和有机相含有Co2+，对有机相进行反萃取得到水层含有CoSO4，据此分析解题。 （1）由分析可知，浸出时加入H2SO4和SO2进行浸出，将Co转化为Co2+，Fe转化为Fe2+、Al转化为Al3+、Mg转化为Mg2+，Mn转化为Mn2+，故添加还原剂SO2对原料中的锰和钴、铁进行有效浸出，保持温度，SO2流速等条件不变，根据Co浸出率与时间关系图所示信息可知， H2SO4浓度为3.0mol/L时浸出速率最快，故硫酸浓度最适宜为3.0mol/L，故答案为：钴、铁；3.0； （2）“除杂”时混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，H2SO5中含有一个过氧键，故被H2SO5氧化为，H2SO5转化为H2SO4，该反应的离子方程式为：H2O+Mn2++=MnO2++3H+，检验反应后的滤液中恰好不存在，即Fe3+离子浓度时，此时c(OH-)===10-10.5，则c(H+)===10-3.5mol/L，即生石灰调节pH=3.5，故答案为：H2O+Mn2++=MnO2++3H+；3.5； （3）在萃取剂一定量的情况下，分多次加入萃取剂能够提高萃取率，由分析可知，萃取后水相溶液中存在的金属离子有Mn2+，故答案为：分多次加入萃取剂；Mn2+； （4）由题干硫酸钴的溶解度曲线图示信息可知，CoSO4•7H2O的溶解度随温度升高而明显增大，故从溶液中获得CoSO4•7H2O的方法是蒸发浓缩、降温结晶，过滤洗涤，低温干燥，故答案为：蒸发浓缩、降温结晶，过滤洗涤，低温干燥。 8．（2024·青海海南·一模）草酸钴在化学中应用广泛，可以用于制取催化剂和指示剂。工业上常以水钴矿(主要成分为，还含少量、、MgO、CaO等杂质)为原料制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下： 回答下列问题： (1)向浸液中加入后钴元素的化合价为 。 (2)向溶液a中加入NaClO的主要作用是 ；可选用 (填字母)替代NaClO，若使用替代试剂，则相应反应的离子方程式为 。 A．HCl    B．    C．    D． (3)向溶液c中加入足量的NaF溶液可将、转化为沉淀而除去，若所得溶液d中，则溶液d中 。［已知该温度下：，］ (4)钴的氧化物常用作颜料或催化剂，其可由草酸钴晶体()在空气中煅烧制得。取36.6g草酸钴晶体，在空气中煅烧至恒重，得到15.8gCoO与的混合物，该混合物中CoO与的物质的量之比为 ，写出该反应的化学方程式： 。 【答案】 (1)＋2 (2)将氧化为 C (3) (4)1∶1 【分析】本题为工业流程题，根据原材料水钴矿制备钴的氧化物，首先用硫酸浸取出其中的金属离子，再用亚硫酸钠还原为二价钴，再用次氯酸钠将二价铁氧化为三价铁用碳酸氢钠调节pH后除去铁，铝，过滤后再用氟化钠除去其中的镁离子和钙离子，过滤煅烧后得到产品，以此解题。 （1）根据题意可知，向浸液中加入Na2SO3后钴元素的化合价由+3价降低为+2价，则钴元素的化合价为+2价； （2）根据题意可知，向溶液a中加入NaClO的主要作用是氧化Fe2+，则可选用替代NaClO，若使用替代试剂，则相应反应的离子方程式为； （3）依据，当溶液d中时，再依据，此时； （4）36.6g草酸钴晶体的物质的量为0.2mol，设CoO的物质的量为xmol、 Co3O4的物质的量为ymol，则有x+3y=0.2，2.75x+241y=15.8，解得x=0.05，y=0.05，故混合物中CoO与Co3O4的物质的量之比为1∶1。由计算可知1mol分子中mol的钴元素化合价由+2升高到+，2mol碳元素化合价由+3升高到+4，则1mol分子失去mol，而1molO2得4mol电子，根据得失电子守恒可知n()：n(O2)=8:5，再根据原子守恒可以得知反应方程式为：。 9．（2024·吉林长春·模拟预测）利用水钴矿(主要成分为，含少量)制备二次电池添加剂的流程如下。 已知： i．沉淀过快无法形成在碱性溶液中易被氧化。 ii．部分金属离子浓度与的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”中反应的离子方程式为 。 (2)设“酸浸”后溶液中，则“沉铁”中控制的理论范围为 (溶液中离子浓度时，可认为已除尽)。 (3)萃取剂对萃取率随的影响如图，应选择萃取剂 (填“M”或“N”)。(若萃取剂的量一定时， (填“一次萃取”或“少量多次萃取”)的萃取效率更高。 (4)“沉钴”中，的离子方程式为 。 (5)过程中，先加氨水再缓慢加溶液的理由是 。“沉钴”中使用热溶液的目的是 。 【答案】 (1) (2) (3) 少量多次萃取 (4) (5)先加氨水：形成的在加入“沉钴”时可缓释利于晶体形成，缓慢加浴液：可以防止沉淀过快无法形成 形成气氛隔绝空气，防止产物被氧化 【分析】水钴矿在硫酸和亚硫酸钠混合溶液中酸浸，SiO2不和硫酸反应过滤后存在于滤渣1中，滤液中含有Co2+、Fe2+、Mn2+，再向滤液中加入次氯酸钠、碳酸钠进行沉铁，将铁元素转化为Fe(OH)3沉淀过滤后存在于滤渣2中，向滤液中加入萃取剂，水相中含有Co2+，经过一系列处理后得到CoSO4固体，再加入氨水溶解，加入热的NaOH溶液沉Co得到β−Co(OH)2； （1）亚硫酸钠具有还原性，“酸浸”中Co2O3在酸性条件下被亚硫酸钠还原为二价钴，亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，反应中钴化合价由+3变为+2、硫化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应为：； （2）沉铁”中要求除去铁离子而Co2+不产生沉淀，结合图可知，控制pH的理论范围为3.2~7.2； （3）由流程可知，萃取剂要浸可能分离Co2+、Mn2+，使得Mn2+进入有机相而Co2+保留在水相，结合图可知，萃取剂N对两者的萃取分离效果较好，故选N；若萃取剂的量一定时，少量多次萃取的萃取效率更高； （4）由图表可知，pH=9.2时，pOH=4.8，Co2+沉淀完全，此时；“沉钴”中，和NaOH反应生成，根据质量守恒可知，同时生成氨气，离子方程式为：； （5）Co2+沉淀过快无法形成，先加氨水形成配离子减小Co2+浓度，然后再加NaOH溶液利于形成故先加氨水再加NaOH溶液的理由是：“碱溶”形成的在加入NaOH“沉钴”时可缓释Co2+利于晶体形成，缓慢加NaOH溶液可以防止沉淀过快无法形成； Co2+容易被空气中氧气氧化，氨水受热易挥发，且升温利于减少溶解氧，故使用热NaOH溶液的目的是：温度高利于减少溶解氧，形成NH3气氛隔绝空气，防止产物被氧化。 10．（2024·江西南昌·三模）以铜钴矿[主要成分为，另含少量及含砷化合物]制备锂电池正极原料，生产流程如图甲所示。 已知： ①酸浸液中含有的阳离子为； ②萃取除铜的过程可表示为； ③。 (1)一种钴的氧化物的晶胞结构如图乙所示，该氧化物中钴离子的价电子排布式为 ，该氧化物中钴离子的配位数是 。 (2)酸浸液中结以形式存在，生成的化学方程式为 。酸浸过程中可适当升温以加快反应速率，但温度过高，单位时间内钴的浸出率明显降低。原因是 。 (3)实验室模拟萃取除铜，加入萃取剂后充分振荡静置，如图丙所示，则分离出含铜有机溶剂的具体实验操作为 。 (4)除铁过程中，溶液中的转化为沉淀，该反应的离子方程式为 。常温条件下，若除铁结束后溶液，则是否完全沉淀(离子浓度低于时，可认为该离子完全沉淀)？通过计算说明： 。 【答案】 (1) 6 (2) 温度升高，的溶解度降低，所以钴的浸出率下降 (3)先打开上口玻璃塞，再打开下口活塞，将下层液体由下口放出，关闭活塞，再将上层含铜有机溶剂从上口倒出 (4) 时，溶液中，则，所以沉淀完全 【分析】铜钴矿经粉碎之后，加入稀硫酸酸浸，生成亚铁离子、铜离子、钴离子和氢离子，加入有机溶剂RH，与铜离子反应生成有机物R2Cu,萃取分液除铜；加入氯酸钠氧化亚铁离子为铁离子并以氢氧化铁和砷酸铁的沉淀将铁除掉；再加入草酸铵生成草酸钴沉淀，过滤之后进行焙烧，得到四氧化三钴。 （1）由图乙可知，1个晶胞中含有4个Co原子和4个O原子，该氧化物的化学式为CoO，其中Co以Co2+形式存在，Co为27号元素，则Co2+的价电子排布式为，以晶胞体心处的Co2+分析，可得出Co2+的配位数为6； （2）酸浸过程中，CoOOH被SO2还原为Co2+，发生反应：。若温度过高，SO2的溶解度降低，反应体系中还原剂的浓度减小，反应速率减小，所以单位时间内钴的浸出率下降； （3）分离出含铜有机溶剂的具体实验操作为分液，先打开上口玻璃塞，再打开下口活塞，将下层液体由下口放出，关闭活塞，再将上层含铜有机溶剂从上口倒出； （4）除铁过程中，Fe2+被氧化为Fe3+，被氧化为并结合Fe3+生成，被还原为，根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒可写出生成的离子方程式：；时，溶液中，则，所以沉淀完全。 11．（2024·内蒙古乌海·模拟预测）以湿法炼锌厂所产的钴锰渣(主要成分为，含少量等)为原料回收制备的工艺如下： 已知常温下，； 回答下列问题： (1)“酸浸”时其中，写出反应的化学方程式： ，滤渣1中的硫酸盐是 。 (2)“除铁”时，生成的离子方程式为 。 (3)“除铜锌”时，主要以 [填“”或“”]形式除去，其原因是 (反应平衡常数视为反应完全，根据已知信息，写出推理过程)。 (4)“滤渣3”中含有MnO2，写出“除锰”时生成MnO2的化学方程式： 。 (5)P204、P507对金属离子的萃取率与的关系如图所示。 ①“P204萃取”后“萃取液1”进行“反萃取”的目的是 。 ②“P507萃取”时，选择合适的pH范围为 (填字母)。 A．3~4            B．4~5            C．5~6            D．6~7 【答案】 (1) CaSO4 (2) (3) ，，反应进行彻底，故主要以形式除去 (4) (5)从萃取液中反萃取出，减少产品损失 B 【分析】钴锰渣(主要成分为 Co2O3、CoO、NiO、MnO2，含少量 Fe2O3、ZnO、CuO、CaO 等)中加入稀硫酸、K2SO3溶液进行酸浸，所得滤渣1中含有CaSO4；滤液中加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，再加入K2CO3调节pH，得到KFe3(SO4)2(OH)6沉淀；滤液1中加入KHS、K2S混合溶液除铜锌，生成CuS、ZnS沉淀；滤液2中加入Co(OH)3除锰，生成S、MnO2沉淀；滤液3中加入P2O4萃取，钴镍进入萃取液中，加入硫酸反萃取后与萃余液1合并，再用P5O7萃取，钴进入萃取液中，镍进入萃余液2中；萃取液2中加入草酸进行反萃取，从而获得CoC2O4，据此回答。 （1）“酸浸”时其CO2O3与K2SO3反应生成和，化学方程式为；由分析知，渣1中的硫酸盐为CaSO4； （2）“酸浸”时，溶于稀硫酸产生，被K2SO3还原为。“除铁”时，用于氧化，K2CO3用于调节pH，可设为1mol，然后再根据“离子守恒”确定的化学计量数，再根据与之间得失电子守恒，确定的系数，此时方程式左右两侧电荷不守恒，利用配平电荷，可知左侧需要补充3个，最终得到“除铁”时，生成的离子方程式为； （3）由于，，反应进行彻底，故主要以形式除去； （4）在酸浸时，MnO2转化为Mn2+，又因产物Co元素为+2，可知Co(OH)3作氧化剂，可将Mn2+氧化为MnO2，根据电子守恒电荷守恒，可得出“除锰”时生成MnO2的化学方程式：； （5）①根据流程图，以及图左中钴镍难以利用P204分离开，且反萃取液进入后续获取的分离流程，说明反萃取可得到，从而减少产品损失； ②为了分离，由图右可知选择pH=4~5之间，的萃取率较高，则相对较低，答案选B。 12．（2024·陕西·一模）钴是生产电池材料、耐高温合金、防腐合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌的净化渣(含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb等金属的单质及其氧化物)为原料提取钴的工艺流程如图所示： 已知： ①常温下，，，。 ②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表： 金属离子 开始沉淀时的pH 6.2 4.0 7.9 2.2 7.5 沉淀完全时的pH 8.5 5.0 9.2 3.2 9.0 回答下列问题： (1)“浸出渣”的主要成分为 (填化学式)。 (2)常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到，“除铜液”中浓度为，则此时溶液的 ［已知常温下，饱和水溶液中存在关系式：］。 (3)过硫酸钠能将和氧化，和反应的离子方程式为 。 (4)氧化后，溶液中浓度为，利用碳酸钠溶液调节溶液pH．“沉铁”时，调节溶液pH的范围是 ，“沉铁”后，调节溶液的目的是 。 (5)“沉钴”过程中反应的离子方程式为 。“钴回收后废液”中含有的金属离子主要有 。 (6)以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为)为原料提取出。在提取过程中钴的损失率为 %(用含w、m的代数式表示)。 【答案】 (1)Cu、 (2)0.5 (3) (4) 使充分沉淀，同时保证不发生沉淀 (5) 和 (6) 【分析】湿法炼锌净化渣经过硫酸的酸浸，生成的硫酸铅沉淀和未反应的铜成为浸出渣，在浸出液中加入硫化钠固体除去铜离子，然后在除铜液中加入过硫酸钠将溶液中的二价铁转化为三价铁，通过加入碳酸钠来调节溶液的pH除去铁元素，在净化液中再加入碳酸钠将溶液中的钴元素转化为氢氧化钴沉淀，从而达到提取钴的目的。 （1）铅和铅的氧化物可以和硫酸反应生成硫酸铅沉淀，铜单质不溶于稀硫酸，“浸出渣”的主要成分为Cu、PbSO4，故答案为：Cu、PbSO4； （2）除铜液”中Co2+浓度为，，，常温下，饱和H2S水溶液中存在关系式：，则此时溶液中，，故答案为：； （3）过硫酸钠(Na2S2O8)能将Fe2+氧化，Na2S2O8和Fe2+反应的离子方程式为：，故答案为：。 （4）①“沉铁”时，为了使铁离子完全沉淀，钴离子不沉淀，根据表中数据可知，控制溶液pH的范围：，故答案为：。 ②为了使充分沉淀，同时保证不发生沉淀，故答案为：为了使充分沉淀，同时保证不发生沉淀； （5）①“沉钴”过程中反应的离子方程式为：，故答案为：。 ②“钴回收后废液”中含有的金属离子主要有Na+和Zn2+，故答案为：Na+和Zn2+； （6）以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为w%)为原料提取出mkg Co(OH)3，理论生成Co的质量为，实际生成的Co的质量为，在提取过程中钴的损失率为，故答案为：。 13．（2024·江西宜春·模拟预测）以废旧锂离子电池(主要成分为)为原料制备棒状草酸钴晶体(，微溶于水，溶解度随温度升高而逐渐增大)的一种方法如下图所示，该法经济可行，为工业化回收废旧锂电池中有色金属提供了依据。 已知： ①浸出液中除Co2+、外，还含、，，，，等离子； ②，；。 回答下列问题： (1)“浸出”时，与、稀硫酸反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (2)“水解沉淀铝铜”时，沉淀铝反应的离子方程式为 。 (3)沉淀2的成分为和 ，“氧化沉淀铁锰”时，生成的离子方程式为 。 (4)“沉钴”时，温度与钴的沉淀率的关系如图所示，沉淀反应时间为10 min，反应温度为50℃以上时，温度升高，而钴的沉淀率下降，可能原因为 。 (5)“沉钴”时也可用溶液代替，反应为，则该反应的平衡常数为 ，若平衡时 mol⋅L-1，，则此时Co2+是否沉淀完全？ (填“是”或“否”，离子浓度≤10-5 mol⋅L-1即可认为沉淀完全)。 【答案】 (1)8：1 (2) (3) (4)草酸钴的溶解度随温度的升高而逐渐增大 (5)900 否 【分析】由题给流程可知，废旧锂电池粉碎后，加入稀硫酸和硫代硫酸钠混合溶液浸出，将钴酸锂转化为硫酸锂和硫酸亚钴，其他金属元素转化为可溶的硫酸盐，过滤得到滤渣和浸出液；向浸出液中加入碳酸氢铵溶液，使溶液中的铝离子、铜离子发生双水解反应转化为氢氧化铝、氢氧化铜沉淀，过滤得到含有氢氧化铝、氢氧化铜的滤渣和滤液；向滤液中加入次氯酸钠溶液，将溶液中的锰离子转化为二氧化锰、铁离子转化为氢氧化铁，过滤得到含有二氧化锰、氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入有机萃取剂萃取、分液得到含有亚钴离子、镍离子的有机相；向有机相中加入稀硫酸反萃取、分液得到硫酸亚钴溶液；向溶液中加入草酸铵饱和溶液，将溶液中的亚钴离子转化为二水草酸亚钴沉淀，过滤得到二水草酸亚钴晶体。 （1）由分析可知，加入稀硫酸和硫代硫酸钠混合溶液浸出的目的是将钴酸锂转化为硫酸锂和硫酸亚钴，由得失电子数目守恒可知，浸出时氧化剂钴酸锂和还原剂硫代硫酸钠的物质的量比为8：1，故答案为：8：1； （2）由分析可知，加入碳酸氢铵溶液的目的是使溶液中的铝离子、铜离子发生双水解反应转化为氢氧化铝、氢氧化铜沉淀，其中沉淀铝反应的离子方程式为，故答案为：； （3）由分析可知，加入次氯酸钠溶液的目的是将溶液中的锰离子转化为二氧化锰、铁离子转化为氢氧化铁，其中生成二氧化锰的离子方程式为，故答案为：；； （4）反应温度为50℃以上时，温度升高，钴的沉淀率下降说明草酸钴的溶解度随温度的升高而逐渐增大，故答案为：草酸钴的溶解度随温度的升高而逐渐增大； （5）由方程式可知，反应的平衡常数K=====900，平衡时草酸的浓度为0.05mol/L，溶液pH为1.5，则由平衡常数可知，溶液中亚钴离子的浓度为 mol/L =2.2×10-5 mol/L＞1×10-5 mol/L，所以溶液中亚钴离子没有沉淀完全，故答案为：900；否。 14．（2024·福建·一模）酸浸法回收废炉渣中(主要为铜、钴、镍、铁等金属元素的氧化物)的铜、钴、镍的流程如下： 已知：25℃时，，。 (1)“磨细”过程的目的是 。 (2)酸浸液中大量铁元素以存在，加入可减少铁屑的消耗从而降低成本，与反应过程中会产生气泡，其离子方程式为 。 (3)“滤渣2”主要成分为 (填化学式)。 (4)“镍钴分离”过程发生反应的离子方程式为 。 (5)“酸溶1”过程用替换，从绿色化学角度分析其可行性 。 (6)“焙烧”过程发生反应的化学方程式为 。 (7)已知当时，认为其沉淀完全。“沉镍”过程的目的是为了将“”，此时应调节溶液的pH为 。 (8)“操作X”为 。 【答案】 (1)增加反应物的接触面积，加快酸浸速率 (2) (3) (4) (5)使用会产生有害气体，使用可避免的同时也能起到酸溶的作用 (6) (7)9.0 (8)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 【分析】由题给流程可知，向磨细后的炉渣中加入硫酸溶液酸浸，将金属氧化物转化为可溶硫酸盐，过滤得到滤渣和含有可溶硫酸盐的滤液；向滤液中加入碳酸钠溶液，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，加入铁屑，将溶液中的铜离子转化为铜，过滤得到含有铜、氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入过氧化氢溶液，将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，再加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入次氯酸钠和氢氧化钠的混合溶液，将溶液中的亚钴离子转化为氢氧化钴沉淀，过滤得到含有镍离子的滤液和氢氧化钴；向氢氧化钴中加入盐酸，将氢氧化钴转化为氯化亚钴，向氯化亚钴溶液中加入草酸，将亚钴离子转化为草酸亚钴沉淀，过滤得到草酸钴；草酸亚钴在空气中焙烧得到三氧化二钴；向含有镍离子的滤液中加入氢氧化钠溶液，将镍离子转化为氢氧化镍沉淀，过滤得到氢氧化镍；向氢氧化镍中加入硫酸溶液，将氢氧化钴转化为硫酸镍，硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体。 （1）炉渣“磨细”可以增大固体的表面积，有利于增加反应物的接触面积，加快酸浸速率，故答案为：增加反应物的接触面积，加快酸浸速率； （2）由分析可知，加入碳酸钠溶液的目的是将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为，故答案为：； （3）由分析可知，滤渣2的主要成分为氢氧化铁，故答案为：； （4）由分析可知，加入次氯酸钠和氢氧化钠的混合溶液，的目的是将溶液中的亚钴离子转化为氢氧化钴沉淀，反应的离子方程式为，故答案为：； （5）由分析可知，向氢氧化钴中加入盐酸的目的是将氢氧化钴转化为氯化亚钴，转化过程中盐酸被氧化生成有毒的氯气会污染环境，所以用硫酸溶液替换盐酸可以避免产生有害气体氯气，同时也能起到酸溶的作用，故答案为：使用会产生有害气体，使用可避免的同时也能起到酸溶的作用； （6）由分析可知，“焙烧”过程发生的反应为草酸亚钴在空气中焙烧生成三氧化二钴和二氧化碳，反应的化学方程式为，故答案为：； （7）由溶度积可知，溶液中镍离子完全沉淀时，氢氧根离子浓度为=，则应调节溶液的pH为9，故答案为：9； （8）由分析可知，硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体，则“操作X”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 15．（2024·河北石家庄·二模）利用炼锌钴渣[主要含Co(OH)2、FeSO4、NiSO4和Zn、Cu单质]协同制备Co(OH)3和高纯Zn的流程如下。 (1)“酸浸”过程Co(OH)2发生反应的离子方程式为 。 (2)“沉铁”过程CaCO3的作用有 。 (3)“沉镍”过程pH对溶液中Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量的影响如图。 ①由图判断，应调节pH= 。 ②该过程Co可能发生的反应如下： Co2++6NH3·H2O=[Co(NH3)6]2++6H2O  K1=105 Co2++2NH3·H2O=Co(OH)2↓+2  K2 则K2= ，[Co(NH3)6]2+为 (填“热力学”或“动力学”)产物。 (已知：25℃时，Kb(NH3·H2O)=10-4.8，Ksp[Co(OH)2]=10-15) (4)“沉钴”过程生成Co(OH)3的离子方程式为 。 (5)一种以Zn和V2O5为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下图一所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。 ①基态V原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。 ②上述电池充电时阳极的电极反应式为 。 ③金属Zn的晶胞如图二，密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数NA= (列代数式即可，下同)，晶胞空间占有率为 。 【答案】 (1)Co(OH)2+2H+=Co2++2H2O (2)调节pH使Fe3+沉淀完全的同时减少杂质引入 (3)10 105.4 动力学 (4)2[Co(NH3)6]2+++4OH-+H2O = 2Co(OH)3↓++12NH3↑ (5)1∶4(或4∶1) ZnxV2O5·nH2O-2xe-=V2O5+nH2O+xZn2+ 【分析】炼锌钴渣加入硫酸酸浸，铜不和硫酸反应过滤后得到铜渣，滤液中含有Co2+、Fe2+、Ni2+、Zn2+，向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，加入碳酸钙调节pH沉铁，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，滤液中加入氨水将镍转化为沉淀，过滤滤液加入亚硫酸钠氧化二价钴为三价钴，加入氢氧化钠转化为钴沉淀，过滤滤液电解得到锌单质； （1）“酸浸”过程Co(OH)2和酸反应转化为钴离子，离子方程式为Co(OH)2+2H+=Co2++2H2O； （2）“沉铁”过程碳酸钙的作用有调节pH沉铁，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，且碳酸钙、硫酸钙均为固体，减少引入其它杂质； （3）①“沉镍”过程中使得镍转化为沉淀，而钴不转化为沉淀，由图判断，应调节pH=10，此时镍沉淀完全、而钴损失较小； ②K2====105.4，钴离子和氨分子生成较为稳定的配合物[Co(NH3)6]2+，故其为动力学产物； （4）“沉钴”过程中亚硫酸钠氧化二价钴为三价钴同时生成硫酸根离子，加入氢氧化钠和三价钴反应转化生成Co(OH)3沉淀，离子方程式为2[Co(NH3)6]2+++4OH-+H2O = 2Co(OH)3↓++12NH3↑； （5）①基态V原子的价电子排布式图为，两种自旋状态的电子数之比为1∶4(或4∶1)； ②放电时，V2O5为正极反应物，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，充电时阳极ZnxV2O5·nH2O变为V2O5并释放Zn2+，阳极反应式为ZnxV2O5·nH2O-2xe-=V2O5+nH2O+xZn2+； ③据“均摊法”，晶胞中含8×+1=2个Zn，则晶体密度为×1021g•cm-3=×1021g•cm-3=ρg•cm-3，则NA=；由图可知，锌原子半径为nm，晶胞空间占有率为=。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$