高考化学工艺流程分类汇编---钴及其化合物
一、知识拓展
1. 钴的化合物
锰结核
Co能形成Co(Ⅱ)、Co(Ⅲ)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)水合离子还原性比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 == 4Co(OH)3↓(棕褐) 常见的Co(Ⅱ)盐是CoCl2·6H2O，由于所含结晶水的数目不同而呈现不同颜：
CoCl 2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2
粉红紫红蓝紫蓝
此性质用于指示硅胶干燥剂吸水情况。当干燥硅胶吸水后，逐渐由蓝变为粉红。在
烘箱中受热可再生，失水由粉红变为蓝，可重复使用。
Co(Ⅲ)具有强氧化性：
Co2O3 + 6HCl == 2CoCl2 + Cl2↑+ 3H2O
2Co(OH)3 + 6HCl == 2CoCl2 + Cl2↑+ 6H2O
Co3+在水溶液中极不稳定，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)3·18H2O等。重要的Co(Ⅲ)配合物有[Co(NH3)6]Cl3、K3[Co(CN)6]、Na3[Co(NO2)6]。
2、钴的配合物
Co(Ⅱ)的简单盐很稳定，但其配合物却不如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]2+ + O2+ 2H2O== 4[Co(NH3)6]3+ + 4OH-
亚硝酸根NO2-作为配体存在时，Co(Ⅱ)容易被氧化。例如在醋酸存在下，加NaNO2到Co(Ⅱ)溶液中，Co2+被NO2-氧化，当NO2-过量时，生成六硝基钴(Ⅲ)酸根配离子：
Co2++ 7NO2-+ 2H+== NO + H2O + [Co(NO2)6]3-
可见，Co(Ⅲ)配合物的稳定性大于Co(Ⅱ)配合物，因此[Co(CN)6]3-的稳定性大于
[Co(NH3)6] 3+。
二、模拟精选
1．（2020届广东省深圳市高三第一次调研）钴钼系催化剂主要用于石油炼制等工艺，从废钴钼催化剂(主要含有、CoS和)中回收钴和钼的工艺流程如图：
（1）钼酸铵中的化合价为________，在空气中高温焙烧产生两种氧化物：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)协同萃取和，萃取情况如图所示，当协萃比________，更有利于的萃取。 （4）操作Ⅰ的名称为________。
（5）向有机相1中滴加氨水，发生的离子方程式为________。
（6）萃取的反应原理为，向有机相2中加入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，还有________(填化学式)。
（8）可用作电极，若选用电解质溶液，通电时可转化为，其电极反应式为________。
【答案】（1）+6 （2）搅拌（3）（4）分液
（5）
（6）根据可知，加入，增大，平衡向左移动
（7）
（8）
2．（2020届广东省茂名市高三二模）钴(Co)是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，其金属性弱于Fe 强于Cu。某低位硫钴铜矿的成分为：CoS、CuFeS2、CaS、SiO2，一种利用生物浸出并回收其中钴和铜的工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）Cu2+的生物浸出原理如下：
幸福的小河温度超过50℃浸出率急剧下降，其原因是_____；其他金属离子的浸出原理与上图类似，写出由CoS 浸出Co2+的离子方程式_____。
（2）浸出渣的主要成分为_____。
（3）萃取分离铜的原理如下：Cu2++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Fe2+转化为FeOOH 过滤除去，写出该转化的离子方程式为_____。检验Fe2+是否完全被转化的试剂为_____。
（5）通过电解法制得的粗钴含有少量铜和铁，需要电解精炼，进行精炼时，精钴应处于_____极(填“阴”或“阳”)，阳极泥的主要成分为_____。
【答案】（1）温度过高细菌失活（2）CaSO4、SiO2（3）H2SO4（4）铁张哲源
（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。以含钴废渣(主要成CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO 等杂质) 为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下：
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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
1.0mol·L-1计算)：
（1）写出“酸溶”时发生氧化还原反应的化学方程式_________________。
（2）“除铝”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_____________________。中国达人秀微博
（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ZnSO 4(水层)+2HX(有机层) ZnX2(有机层)+H2SO4(水层)，由有机层获
取ZnSO4溶液的操作是_________________________。
（4）“沉钴”时，Na2CO3溶液滴加过快会导致产品不纯，请解释原因_________________。
（5）在空气中煅烧CoCO3生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为0.672 L(标准状况)，则该钴氧化物的化学式为
____________________。
【答案】Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～ 5.4 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 分液漏斗，烧杯向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，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
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5.三氧化二钴（Co2O3）主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。以含钴废料（主要成分为Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）为原料制备Co2O3的流程如下图所示：
已知：
Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。
Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
完全沉淀时pH
回答下列问题：
(1)“酸浸”含钴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：
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