高考化学工艺流程分类汇编钴及其化合物.docx
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高考化学工艺流程分类汇编钴及其化合物
高考化学工艺流程分类汇编…钻及其化合物
一、知识拓展
1.钻的化合物
Co能形成Co(II)、Co(HI)两种氧化态的化合物。
Co(II)盐在某些方面与Fe(II)盐相似,然而Co(II)水合禽子还原性比Fe(II)弱,在水溶液中稳定存在,在碱性介质中能缓慢地被空气氧化。
4Co(OH)2+O2+2H2O二二4Co(OH)3I(棕褐色)
常见的Co(II)盐是CoC12-6H2O,由于所含结晶水的数目不同而呈现不同颜色:
CoC12-6H2OCoC12-2H2OCoC12H2OCoCl2
粉红色紫红色蓝紫色蓝色
此性质用于指示硅胶F燥剂吸水情况。
当干燥硅胶吸水后,逐渐由蓝变为粉红色。
在烘箱中受热可再生,失水由粉红色变为蓝色,可重复使用。
Co(III)具有强氧化性:
Co2O3+6HC1=2CoC12+Cl2t+3H2O
2Co(OH)3+6HC1二二2CoC12+Cl2f+6H2O
Co%在水溶液中极不稳泄,易转变为Co2+,所以Co(III)只存在于固态和配合物中。
固体Co(III)化合物有CoF3.CO2O3.Co2(SO4)3-18H2Oo重要的Co(III)配合物有[Co(NH3)6]Ch、K3[Co(CN)6】、Na3[Co(N02)6]o
2、钻的配合物
Co(H)的简单盐很稳龙,但苴配合物却不如Co(III)的稳定,例如[Co(NH3)6]2+溶液很容易被空气中氧氧化为[Co(NH3)6]3+。
4[Co(NH3)6广+02+2H2O==4[Co(NH3)6广+40H
亚硝酸根NO?
-作为配体存在时,Co(II)容易被氧化。
例如在醋酸存在下,加NaNCh到Co(H)溶液中,2被N6•氧化,当N02•过量时,生成六硝基钻(III)酸根配离子:
Co2++7NO2+2H+=NO+H2O+[Co(NO2)6]3-
可见,Co(III)配合物的稳泄性大于Co(II)配合物,因此[Co(CN)(,F啲稳立性大于
[Co(NH3)6]3+o
二、模拟精选
1.(2020届广东省深圳市高三第一次调研)钻铝系催化剂主要用于石汕炼制等工艺,从废
钻铝催化剂(主要含有MoS2、CoS和A12O3)中回收钻和铝的工艺流程如图:
氨水
有机相2—4水相3f草慰Mjf35有机萃取剂Z]|
已知:
浸取液中的金属离子主要为MoO『、Co"、Al34.
(1)铝酸彼[(NH4)2MoO4]中Mo的化合价为,MoS2在空气中髙温焙烧产生
两种氧化物:
SO:
和(填化学式)。
(2)为了加快酸浸速率,可采取的措施为(任写一条)。
(3)若选择两种不同萃取剂按一定比例(协萃比)协同萃取MoO^4和Co",萃取情况如图
所示,当协萃比=,更有利于的萃取。
94M90S?
厳取率/%
841:
42:
3324:
1hl
协萃比
(4)操作I的划称为。
(5>向有机相1中滴加氨水,发生的离子方程式为o
(6)Co"萃取的反应原理为C产+2HR/CoR2+2H\向有机相2中加入比$6能
进行反萃取的原因是(结合平衡移动原理解释)。
(7)水相2中的主要溶质除了日2$。
4,还有(填化学式)。
(8)Co3O4可用作电极,若选用KOH电解质溶液,通电时可转化为CoOOH,其电极反
应式为。
【答案】
(1)+6MoO3
(2)搅扌半(3)4:
1(4)分液
(5)MoO^+4NH3H2O=MoO^+4NH;+2H20
(6)根据C产+2HR蔭?
C0R2+2H+可知,加入日2$0.c(H「增大,平衡向左移动
(7)Al2(SO4)3
(8)Co3O4+OH-+H2O-e-=3CoOOH
2.(2020届广东省茂名市髙三二模)钻(Co)是生产耐热合金、硬质合金.防腐合金、磁性合金和各种钻盐的重要原料,其金属性弱于Fe强于Cu。
某低位硫钻铜矿的成分为:
CoS、CuFeSz.CaS、S1O2,一种利用生物浸出并回收英中钻和铜的工艺流程如图:
细曲、轶盐
]广有机_H反萃取|―►CuS04溶液一►Cu
第萝一盂阿一M军取I—,1|t
L♦水和—冷铁[_►!
电輕►41U
回答下列问题:
(1)Cu"的生物浸出原理如下:
出由CoS浸岀Co%的离子方程式o
(2)浸出渣的主要成分为°
(3)萃取分离铜的原理如下:
Cu^+2(HR)org^_—(CuR2)org+2H\根据流程,反萃取加
入的试剂应该为(写化学式)。
(4)除铁步骤中加入H2O2,调节溶液的pH至4,将阳+转化为FeOOH过滤除去,写
出该转化的离子方程式为。
检验FJ+是否完全被转化的试剂为0
(5)通过电解法制得的粗钻含有少量铜和铁,需要电解精炼,进行精炼时,精钻应处于
极(填“阴”或“阳)阳极泥的主要成分为。
【答案)
(1)inii度过高细菌失活CoS+2Fe处=Co針+2Fe“'+SCaSO,SiO?
(3)H2SO4(4)H2O2+2Fe2++2H2O=2FeOOHJ+4H+铁組化钾
(5)阴铜
3.[2018届郑州市三模】CoCO3可用作选矿剂、催化剂及伪装涂料的颜料。
以含钻废渣(主要成CoO、CO2O3,还含有AI2O3、ZnO等杂质)为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下:
H5so4so.NarCO,萃取刑HXZajjCOj
/I;I
股逬一匚睡]〕_「•匚唾口一a匚更3一匸酉二]一©CO】周体
沉酒有机层亠ZnSO,帮液
下表是相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为
l.Omol-L1计算):
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Co2+
7.6
9.4
Al"
3.0
5.0
Zn2+
5.4
8.0
(1)写出“酸溶"时发生氧化还原反应的化学方程式
(2)邙余铝"过程中需要调节溶液pH的范围为,形成沉渣时发生反应
的离子方程式为O
(3)在实验室里,萃取操作用到的玻璃仪器主要有:
上述“萃取“过程可
表示为ZnSO4冰层)+2HX(有机层)=ZnX2侑机层HHzSO^zK层),由有机层获取ZnS04溶液的操作是o
(4)“沉钳T时,Na£03溶液滴加过快会导致产品不纯,请解释原因o
(5)在空气中锻烧CoCCh生成钻氧化物和COy测得充分锻烧后固体质量为2.41g,
CO2的体积为0.672L(标准状况),则该钻氧化物的化学式为
2AP++3CO32+3H2O=2AI(OH)3l+3CO2T分液漏斗,饶杯向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡,静宜,分离出水层Na2CO3溶液滴加过快,会导致局部碱性过强而产生Co(OH)2CO3O4
5•三氧化二钻(Co2O3)主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。
以含钻废料
(主要成分为Co2O3,含有少MMnO2.NiO.Fe3O4)为原料制备Co。
的流程如下图所示:
已知:
I•“酸浸”后的浸岀液中含的阳离子有H+、Co2\Fe叭沖+等。
II•部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物
Fc(OH)3
Co(OH)2
Ni(OH)2
完全沉淀时的pH
3.7
9.0
9.2
回答下列问题:
(1)“酸浸“含钻废料的温度不宜过高,原因是」
(2)“酸浸"时发生的主要反应是(写离子方程式)。
(3)某萃取剂对金属离子的萃取率与溶液pH的关系如图所示:
使用该萃取剂时应控制的pH约为,理由是
(4)写出髙温锻烧时发生的化学反应方程式。
(5)操作1得到的副产品是(填划称):
已知该物质的溶液加热到lOOC时会变质,该物质的溶解度见下表:
湿度
o°c
ior
20°C
3(TC
4or
5or
60C
溶解度
70.6
73.0
75.4
7&0
81.0
84.5
88.0
操作1是(填字母)。
A.蒸发结晶b.降温结晶c.减压蒸发结晶
(6)有机相提取的NF+再生时可用于制备银氢电池,该电池充电时的总反应为
Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,则放电时负极的电极反应式为°
【答案】
(1).温度过高H2O2容易分解
(2).Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2T
(3).2.5〜3.3即可(4).萃取剂在该pH时对Ni2+、Co?
+萃取率差别大,能分离Ni?
*、Co"
-o-
laJlUl
冋种离子(5).2Co2(OH)2CO5+O2=Co2O3+2H2O+2CO2(6).硫酸彼(7).C
(8).MH+OH-e=M+H.O
6•水钻矿中除SiO2外,还有9.24%CoO.2.78%Fe2O3x0.96%MgO.0.084%CaO。
从中提
取钻的主要工艺流程如下:
WaiG濬液NaF溶液
稀叫50爲]|
.I・V出液->除籾钙:
镁|一甌~|F渣水钻矿一>sn—|浸出J过滤卜
1_^渣
CoC^-IHiO噪作聲|一沉淀—也滤卜一濬液
T
草酸谡溶液
(1)在一泄浓度的h?
so4溶液中,钻•的浸岀率随时间、温度的变化如图所示。
考虑生产成本和效率,最佳的浸出时间为小时,最佳的浸岀温度为°C。
Fc2(SO4)3+H2O+Na?
CC)3=Na2Fc6(SO4)4(OH)i?
l+Na?
SO4+CO2T
(3)邙余钙、镁"的原理反应为:
MgSO4+2NaF=MgF21+Na2SO4:
CaSO4+2NaF=CaF21+Na2SO4已知Ksp(CaF2)=1.11x10^,Ksp(MgF2)=7.40xl0_n,加入过量NaF溶液反应完全后过
畑I=
滤,则滤液中K站)_。
(4)“沉淀”中含杂质离子主要有SO42\F、—和_;“操作X"包括_和_。
(5)某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质。
充电时,Li'还原为Li,并以
充电
丄
原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中(如图所示)。
电池反应为LiCoCh+G.啟电
CoO2+LiC6,写出该电池放电时的正极反应式°
固体电解质
(16分)
(1)12(2分),90(2分)
(2)3,6,6,1,5,6(2分)
3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12X+5Na2SO4+6CO2t
(3)15(3分)
(4)NH4+(1分)、Na+(1分);洗涤(1分)、干燥(1分)
(5)CoO2+Li十+e•=LiCoO2(3分)