高中化学 加练 第六章　微题型54　钴、镍元素化合物微流程

微题型54钴、镍元素化合物微流程(1~5题，每小题5分，共25分)1.(2025·泉州模拟)实验室利用含钴废催化剂(主要成分为CoO，含少量Fe2O3)制备无水CoCl2的过程如图，下列说法不正确的是()A.“溶解”时，主要发生反应：CoO+2H+=Co2++H2OB.试剂X选择Fe2O3C.操作a为加热浓缩、冷却结晶、过滤等D.操作b为在HCl气流中加热脱水答案B解析“溶解”时，主要成分CoO与盐酸反应生成Co2+和水，离子方程式为CoO+2H+=Co2++H2O，A正确；调节pH的目的是除去Fe3+(Fe2O3与盐酸反应生成Fe3+)，需加入能消耗H+且不引入新杂质的试剂[如CoO、Co(OH)2等]，若选择Fe2O3，相当于引入杂质，B错误；操作a是从滤液中获得CoCl2·6H2O晶体，需经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，C正确；CoCl2·6H2O加热脱水时，Co2+易水解，在HCl气流中加热可抑制其水解，得到无水CoCl2，D正确。2.(2025·重庆模拟)镍电池芯废料中主要含有金属镍，还含有少量金属钴、铁、铝，一种由镍电池芯废料制备NiOOH的工艺流程如图，下列说法正确的是()已知：常温下，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.4×10-33。A.常温“酸浸”时，硫酸浓度越高，反应速率越快B.常温下，“调pH”后的滤液中c(Al3+)C.“氧化2”发生反应的离子方程式为4OH-+ClO-+Ni2+=NiOOH+H2O+Cl-D.实际生产中发现H2O2的实际用量比理论用量多，可能的原因为生成的Fe3+能催化H2O2的分解答案D解析常温“酸浸”时，若硫酸浓度过高(如浓硫酸)，Fe、Al会发生钝化，在其表面形成氧化膜阻止反应继续进行，A错误；常温下，“调pH”后的滤液中c(Al3+)c(Fe3+)=c(Al3+)·c3(OH-)c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Al(OH)3]Ksp[Fe(OH3)]=1.4×10-332.8×10-39=5×105，B错误；“氧化2”时向滤液中加入KOH、KClO将Ni2+氧化生成NiOOH，同时生成Cl-和H2O3.以含钴废料(成分为CoO、Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备CoCO3的流程如图所示。下列说法错误的是()已知：①“酸浸”后的滤液中含有Co2+、Fe2+、Al3+等②氧化性：Co3+>H2O2>Cl2③有关数据如表(完全沉淀时金属离子浓度≤1×10-5mol·L-1)沉淀Al(OH)3Fe(OH)3Co(OH)2完全沉淀时的pH5.22.89.4A.“酸浸”时，可用盐酸代替硫酸B.“酸浸”和“氧化”两步可合并，可使用稀硫酸和H2O2C.“调pH”除杂时溶液中若c(Co2+)=0.1mol·L-1，需调pH的范围为5.2~7.4D.“一系列操作”用到的硅酸盐仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯答案A解析根据已知信息②氧化性：Co3+>H2O2>Cl2，Co3+能氧化Cl-生成有毒的Cl2，则“酸浸”时，不可用盐酸代替硫酸，A错误；硫酸可溶解金属氧化物，过氧化氢能将Co3+还原为Co2+，则“酸浸”和“氧化”两步可合并，可使用稀硫酸和H2O2，B正确；除杂时要使Fe3+、Al3+沉淀完全生成Fe(OH)3、Al(OH)3，但Co2+不能沉淀，常温下，Co(OH)2完全沉淀时pH=9.4，c(OH-)=10-4.6mol·L-1，则Ksp[Co(OH)2]=10-5×(10-4.6)2=10-14.2，“调pH”除杂时溶液中若c(Co2+)=0.1mol·L-1，则c(OH-)=10-14.20.1mol·L-1=1.0×10-6.6mol·L-1，此时溶液pH=7.4，即应控制溶液的pH≤7.4可避免Co2+产生沉淀，则结合表格数据可知，除杂时需调pH的范围为5.2~7.4，4.(2025·哈尔滨二模)工业上利用废镍催化剂(含65%NiO、15%Fe3O4、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级NiCO3(要求杂质离子浓度≤10-5mol·L-1)的流程如图。下列说法错误的是()已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-38，Ksp[Ni(OH)2]=1.08×10-15，Ksp(CaF2)=1.5×10-10，Ksp(MgF2)=6.3×10-9，Ksp(NiCO3)=1.4×10-7，lg3=0.48；②滤液1中，c(Ni2+)=1.2mol·L-1，c(Fe3+)=0.3mol·L-1；③滤液2中，c(Ca2+)=0.05mol·L-1，c(Mg2+)=0.02mol·L-1；④滤液3中，反应分两个步骤：Ni2++HCO3-NiHCO3+(快反应)，NiHCO3++NH3NiCOA.酸浸时SiO2可以与硫酸反应形成胶体，加速固液分离B.滤液1中需调节pH至3.16≤pH<6.48，才能确保Fe3+沉淀完全且Ni2+不沉淀C.滤液2中添加NaF，当Ca2+恰好沉淀完全时，Mg2+未沉淀完全D.慢反应步骤决定沉淀速率，适当增加NH3浓度可提高NiCO3产率答案A解析利用废镍催化剂(含65%NiO、15%Fe3O4、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级NiCO3，废镍催化剂先加稀硫酸酸浸，得到硫酸铁、硫酸镍、硫酸亚铁、硫酸钙、硫酸镁的溶液，SiO2不溶，硫酸钙微溶，则滤渣1为SiO2以及硫酸钙；滤液1加入H2O2氧化亚铁离子为铁离子，再加入NaOH调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得滤渣2；滤液2加入NaF，沉淀钙离子、镁离子，过滤得到滤渣3为CaF2、MgF2；滤液3加入碳酸氢铵和氨水调节pH=8得到碳酸镍，过滤后经洗涤、干燥得到产品，据此解答。SiO2与硫酸不反应，SiO2进入滤渣1除去，A错误；Ni2+开始沉淀时c(OH-)=1.08×10-151.2mol·L-1=3×10-8mol·L-1，此时pH=6.48，溶液中铁离子完全沉淀时c(OH-)=33.0×10-3810-5mol·L-1=33×10-11mol·L-1，此时pH=3.16，滤液1中需调节pH至3.16≤pH<6.48，才能确保Fe3+沉淀完全且Ni2+不沉淀，B正确；滤液2中添加NaF，当Ca2+恰好沉淀完全时c2(F-)=1.5×10-1010-5mol2·L-2=1.5×10-5mol2·L-2，此时c(Mg2+)=6.3×10-91.5×10-5mol·L-1=4.2×10-4mol·L-1>10-5mol·L-1，Mg2+未沉淀完全，5.以钴渣(主要成分是CoO、Co2O3含少量Ni、Al2O3等杂质)为原料制取CoCO3，工艺流程如下。下列说法错误的是()已知：①Ni2+被萃取原理：Ni2+(水层)+2HA(有机层)NiA2(有机层)+2H+(水层)；②碱性条件下，Co2+会转化成Co(OH)2。A.“酸浸”中Co2O3反应的离子方程式为Co2O3+SO2+2H+=2Co2++SO42-B.“沉钴”时，可将含Co2+的溶液滴入Na2CO3溶液中，以增加CoCO3的产率C.试剂X为稀硫酸D.若萃取剂的总量一定，分次加入比一次加入效果更好答案B解析“沉钴”时，将含Co2+的溶液滴入Na2CO3溶液中，