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（原卷版）.doc

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1、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、硫酸和硝酸中。能被氢氟酸，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、砷钴矿。先将

2、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、黄铁矿和砷矿床中，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，砷钴矿，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

3、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氯化钴溶液，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从砷钴矿提取钴：砷钴矿经焙烧或熔炼使砷以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，砷和铜，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

4、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

5、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)2(2021届滨州市高三上学期期末)从砷盐净化渣(主要成分为、和)中回收有利用价值金属的工艺流程如下，回答下列问题：(1)在“选择浸”之前，将砷盐净化渣进行粉碎的目的是_.(2)其他条件不变时，

6、和的浸出率随变化如图所示，则“选择浸”过程中，最好控制溶液的_.从“浸液”中制备时需要结晶、过滤、洗涤、烘干，烘干操作需在减压低温条件下进行的原因是_.(3)“氧化浸出”时，发生的反应有，另外还有_.(4)循环利用的物质M为_(填名称).(5)草酸钴是制备各种钴氧化物和钴粉的重要原料，广泛应用于磁性材料、电极材料及超硬材料等领域.草酸钴在惰性气氛中的热重分析图谱表明，350420之间的失重率达59.9%，则该温度范围内草酸钴分解的化学方程式为_.3(2021年河北省第八模拟)草酸钴是一种重要的化工材料，广泛应用于有机合成。一种以铜钴矿粉(主要成分为，还含一定量)为原料，生产草酸钴晶体()的工艺

7、流程如下：已知：“浸出”液含有的离子主要有、；草酸钴晶体难溶于水。回答下列问题：(1)“浸出”时常采取分批加入细菌浸取液并搅拌的措施，其目的是_。(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是_。在实验室中进行萃取分液时需要使用的玻璃仪器主要有_。(3)“氧化”过程中发生的主要反应的离子方程式为_。“氧化”时温度常控制在70左右，温度不宜过高也不宜过低的原因为_。(4)“过滤”后的滤液中加入溶液反应得到草酸钴晶体，过滤得到的草酸钴晶体需要洗涤，实验室中洗涤该晶体的方法为_。(5)在空气中加热一定质量的固体样品时，其固体失重率数据见下表，请补充完整表中问题。已知：在空气中加热至300及以上时，所

8、得固体产物为钴氧化物，气体产物为。序号温度范围/发生反应的化学方程式固体失重率12022019.67%300350_56.12%4(2021届佛山市高三上学期期中)氯化钴是治疗障碍性贫血药物的主要成分之一。下面是从海绵钴(含有少量Fe、Ni)中制备氯化钴晶体的工艺流程：已知：Co、Ni溶于盐酸均生成+2价金属阳离子；Ni2+溶于氨水生成Ni(NH3)62+离子。回答下列问题：(1)为提高海绵钴的溶浸率，可以采用的措施有_(写出一条即可)。(2)写出“除Ni”时发生的离子反应方程式：_。(3)“沉铁”步骤中，加入H2O2时发生的离子反应为_；加入CoO的目的是_。(4)已知25时，若KspFe(

9、OH)3=1.0×10-38，离子浓度小于或等于1.0×10-5 mol/L时表示完全沉淀，则该温度下Fe3+完全沉淀时pH=_。(5)操作a的实验步骤为_。(6)将CoCl2·6H2O晶体在HCl氛围下加热，所得样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示。则当固体残留率为62.18%时，所得固体的化学式为_。5(2021届汕头市高三下学期3月第一次模拟)陶瓷工业中钴系色釉具有呈色稳定、呈色强度高等优点，利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如下：(1)“滤液”主要成分是：_ ；“操作”、“

10、操作”的分离方法是否相同_ (填“是”或“否”)。(2)“酸溶”中 H2O2的作用是：_ (选填“氧化剂”或“还原剂”或“既是氧化剂又是还原剂”)；若用 Na2S2O3代替 H2O2则有两种硫酸盐生成，写出 Na2S2O3在“酸溶”时发生的化学方程式：_ 。(3)已知钴、锂在有机磷萃取剂中的萃取率与 pH 的关系如下图所示，则有机磷萃取时最佳 pH 为 _。(4)Co2+萃取的反应原理如下：Co2+ + 2HR(有机层)CoR2 + 2H+ ，则从有机相中分离出 CoSO4需向有机溶剂中加入以下哪种试剂 _(填选项)。AH2SO4 BNaOH CCo(OH)2 DHR(5)“沉钴”时 Na2C

11、O3 的滴速过快或浓度太大，都会导致产品不纯，请分析原因：_ 。(6)在空气中煅烧 CoCO3生成钴的氧化物和 CO2，测得充分煅烧后固体质量为 24.1g，CO2的体积为 6.72L(标准状况)，则该钴氧化物的化学式为_ 。【氯化钴】别名氯化亚钴或二氯化钴。化学式CoCl2，式量129.83。无水物为蓝色六方晶体，结晶水合物中由于结晶水数不同而呈不同颜色。它们的相互转变温度及特征颜色如下： 易潮解，易溶于水、乙醇，水溶液呈粉红色。密度3.356克/厘米3，熔点724(在氯化氢中)，沸点1049。用作分析试剂，氨的吸收剂，还用硅胶吸湿情况的指示剂。由钴跟氯气直接反应可制得。【硝酸钴】别名硝酸亚钴。化学式Co(NO3)2·6H2O，式量291.03。红色晶体。有潮解性。易溶于水和乙醇，微溶于氨水。有强氧化性，与有机物摩擦和撞击能引起燃烧和爆炸。55时熔于结晶水。用作分析试剂，测定钾，用于制催化剂，蓝宝石抛光膏等。由钴跟硝酸反应或由碱式碳酸钴跟硝酸反应制得。【氧化高钴】别名三氧化二钴，化学式Co2O3，式量165.86。灰黑色结晶性粉末。溶于热盐酸或热稀硫酸，分别放出氯气和氧气。不溶于水和醇。熔点895(分解)。用作分析试剂，氧化剂，催化剂。还用于制取钴或钴盐。在空气中加热碳酸钴可制得三氧化二钴。【三氧化二钴】见氧化高钴条。