笃学好“钴” ，“镍”而不渝-2025年高考化学一轮复习工业流程专题.docx

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笃学好“钴”，“镍”而不渝

钴、镍都是中等活泼的金属元素，化合物性质比较接近，但也存在差异，这与它们的电子层结构有关。

单质

由于原子核的核电荷数以及半径不同导致对电子的吸引能力不同，所以铁的金属活泼性稍强于钴和镍；

由于表面具有一层致密的氧化膜，常温下钴、镍在空气中能稳定存在；

加热条件下可生成CoO、NiO；

与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢，钴与硝酸易反应；

化合价

＋2价

＋3价

氧化物

CoO：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱，不溶于水、醇和氨水。

NiO：能溶于酸和氨水，不溶于水。

Co2O3、Ni2O3在酸性溶液中具有强氧化性：

Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O

Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O

氢氧化物

Co(OH)2：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3，可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化。

Ni(OH)2：在空气中较稳定，可采用氧化性较强的Cl2将其氧化。

Co(OH)3、Ni(OH)3在酸性溶液中有强氧化性。

2Co(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋6H2O

2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O

氯化物

CoCl2、NiCl2在不同的温度时可含不同数目的结晶水，前者因结晶水数目的不同呈现不同的颜色，可用于制造变色硅胶，还可用作干湿指示剂NiCl2通常在有机溶剂中的溶解度比CoCl2小得多，利用这一性质可分离二者。

Co3＋、Ni3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生如下反应(镍同)：

4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑

CoCl3在加热或遇水时发生分解：

2CoCl32CoCl2＋Cl2↑

1．（2023上·江苏扬州·高三扬州市新华中学校考阶段练习）近年来，废旧锂离子电池的回收成为目前新能源产业重要的发展方向。某锂离子二次电池的正极材料主要为，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通过如图流程利用废旧锂离子电池制备草酸钴晶体()：

已知该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全()的pH见表：

离子

pH

9.3

3.2

9.0

4.7

10.1

8.9

回答下列问题：

(1)“酸浸还原”时，发生的反应中氧化产物为硫酸盐的化学方程式为。

(2)水解净化的“滤渣”成分。

(3)氧化过滤的目的是沉铁和沉锰，其操作为控制体系的pH在4~5，加入NaClO溶液。写出其中沉铁的离子方程式；实际生产中，随着反应时间的延长，锰和铁的沉淀率逐渐增大，但钴的损失量也随之增大，可能的原因为：。

(4)利用“P507萃取剂”从“滤液”中分离。萃取时，Co、Ni的浸出率和钴/镍分离因素与水相pH的如图所示。Co/Ni分离因素越大，表明萃取剂对Co/Ni分离效果越好。由图可知，萃取时的最佳水相pH为_______(填字母)。

A．2.5 B．3.0 C．3.5 D．4.0

2．（2023上·江苏南通·高三江苏省如东高级中学校联考学业考试）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋)，实现镍、钴、镁元素的回收。

回答下列问题：

(1)在一定温度下，用硫酸浸取已粉碎的镍钴矿时，提高浸取速率的方法为。(答出一条即可)

(2)“氧化”中，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)，写出H2SO5的结构式：。

(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为。(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)

(4)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如图。SO2体积分数为9%时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是。

(5)将“钴镍渣”酸溶后，进行如下流程：

①写出“钴镍分离”时发生反应的离子方程式：。

②“镍钴分离”后溶液中c(Ni2＋)=1.0mol·L-1，若“滤液1”中c(CO)=10-5mol·L-1，则沉镍率=(要求写出计算过程)。[已知：Ksp(NiCO3)=1.0×10-7，沉镍率=]

3．（2023上·福建莆田·高三莆田第二十五中学校考阶段练习）镍、钴是重要的战略物资，但资源匮乏。一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣中提取镍和钴的工艺流