人教微专题18 金属及其化合物制备流程（Co）-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）.doc

微专题18 金属及其化合物制备流程（Co）
钴:元素符号Co，原子序数27，原子量58.93，外围电子排布3d74s2，位于第四周期Ⅷ族。主要氧化数+1、+3、+4。
一、物理性质：
金属，硬而有延展性，具有铁磁性，密度8.9克/厘米3，熔点1495℃，沸点2870℃。
二、化学性质：
常温下不跟空气，水反应。白热时燃烧生成四氧化三钴，也能分解水蒸气。能跟卤素直接化合。能溶解于盐酸、硫酸和***中。能被氢***酸，氨水和氢氧化钠溶液缓慢侵蚀。
三、用途：
用于制超硬耐热合金、磁性合金和切削工具用合金。同位素60Co是一种放射源，用于医疗、科研和生产中。1735年瑞典人布朗特煅烧钻矿得到钴。主要钴矿有辉钴矿、***钴矿。先将钴矿转化为氧化钴，然后用铝还原制取钴。
四、钴的提取工艺
自然界中的钴矿很少单独存在，主要伴生于镍矿、铜矿、黄铁矿和***矿床中，而且含量较少，提取起来相对比较困难。钴矿资源主要有镍钴硫化矿和氧化矿，铜钴矿，***钴矿，含钴黄铁矿四种类型。钴冶炼特点表现为原料品位低，提取流程长，提取方法多。
1．从镍、铜硫的吹炼渣中提钴：含钴吹炼渣在鼓风炉或电炉中经还原硫化熔炼，获得钴合金或钴锍。经磁选富集后加压酸浸，使钴进入溶液。溶液经净化后加入草酸使钴生产草酸钴沉淀，草酸钴经煅烧即可产出精制氧化钴产品。
2．从镍精炼净化渣中提钴：镍电解精炼过程中阳极液净化产出的钴渣是重要的提钴原料。钴渣经还原硫酸浸出使钴呈硫酸钴进入溶液，溶液用黄钠铁矾法除铁，萃取法除铜，锌，锰等杂质和镍钴分离获得纯净的***化钴溶液，籍此可生产氧化钴产品，或经电积获取金属钴产品。
3．从含钴黄铁矿中提取钴：含钴黄铁矿经浮选可产出含钴0.3%～0。5%的钴硫精矿。钴硫精矿经硫酸化焙烧，使精矿中的钴，镍，铜等有价元素转变为可溶性的硫酸盐。焙砂用水浸或酸浸使钴，镍，铜等转入溶液。浸出液经净化除杂除去铁，铜，锌，锰等杂质，再经镍钴分离得到纯净的钴溶液，电积生产金属钴。
4．从***钴矿提取钴：***钴矿经焙烧或熔炼使***以As2O3挥发脱除，得到焙砂或钴锍经酸浸使钴进入溶液，溶液经除铁，***和铜，锌，锰等杂质后进入镍钴分离。净化后的钴溶液再根据市场需要生产金属钴或氧化钴产品。
钴大多伴生在其他矿物中而且成分复杂，因此钴的冶炼方法繁多，流程复杂。钴的冶炼一般分成三个步骤:
一是把钴从矿石中转入溶液，或制成粗钴合金或钴锍，再转入溶液；
二是除杂净化；
三是提取金属。
钴的冶炼工艺大体上可分为4大类：高温熔炼富集后湿法提取钴，硫酸化焙烧后浸出提出钴，还原焙烧氨浸法和加压浸出法。
【专题精练】
1．(2021年河北省第七模拟)钴酸锂电池的正极材料含有钴酸锂()、导电剂乙炔黑、铝箔及少量铁，通过如图工艺流程可回收铝、钴、锂。
回答下列问题：
(1)钴酸锂电池放电时负极反应式为，拆解废旧电池前进行放电处理，既可保证安全又有利于回收锂。有利于回收锂的原因是___________。
(2)“酸浸”时、元素的浸出率随温度的变化如图所示：
“酸浸”的适宜温度是___________，该过程有多个反应，钴酸锂发生的主要反应的离子方程式为___________。
(3)“调pH除杂”的目的是使沉淀完全[]，则常温下应控制___________[已知：的为]。
(4)沉锂过程要对所得滤渣进行洗涤，检验沉淀是否洗净的操作为___________。
(5)沉钴的化学方程式为___________。将溶液沉钴所得晶体配成溶液，经过一系列处理后通过滴定实验测得消耗碘标准溶液，则沉钴过程中
的产率为___________。(已知：在“一系列处理”过程中二价钴被碘氧化成三价钴)
【答案】(1)负极生成的锂离子向正极移动，在正极上生成钴酸锂，便于回收 (2) 80℃ (3) 3 (4) 取少量最后一次洗涤液于试管中，加盐酸酸化，再滴加***化钡溶液，若不产生白色沉淀，说明已洗涤干净，反之则未洗净 (5) 97%
【解析】
(1)由酸锂电池放电时负极反应式可知，拆解废旧电池前进行放电处理可使负极中的锂元素转化为锂离子进入电解质溶液中，锂离子向正极移动，在正极上生成钴酸锂，有利于回收利用，故答案为：负极生成的锂离子向正极移动，在正极上生成钴酸锂，便于回收；
(2)由图可知，当温度高于80℃时，钴元素的浸出率降低，则酸浸的适宜温度是80℃；由题意可知，在酸性溶液中，钴酸锂与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸锂、硫酸亚钴、氧气和水，反应的离子方程式为，故答案为：80℃；；
(3)由氢氧化铁的Ksp=c(Fe3+)c3(OH—)可得c(Fe3+)=≤1×10—5mol/L，解得c(OH—)≥