生物浸出是用細菌等微生物從固體中浸出金屬離子，有速率快、浸出率高等特點。氧化亞鐵硫桿菌是一類在酸性環(huán)境中加速 Fe2+氧化的細菌，培養(yǎng)后能提供 Fe3+，控制反應(yīng)條件可達細菌的最大活性，其生物浸礦機理如圖1。
（1）氧化亞鐵硫桿菌生物浸出 ZnS礦。
①反應(yīng)2 中有S單質(zhì)生成，離子方程式是 2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+。
②實驗表明溫度較高或酸性過強時金屬離子的浸出率均偏低，原因可能是 溫度較高或酸性過強時，會導(dǎo)致細菌的活性降低或者失去活性，金屬離子的浸出率均偏低溫度較高或酸性過強時，會導(dǎo)致細菌的活性降低或者失去活性，金屬離子的浸出率均偏低。
（2）氧化亞鐵硫桿菌生物浸出廢舊鋰離子電池中鈷酸鋰（LiCoO2）與上述浸出機理相似，發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)3：LiCoO2+3Fe3+═Li++Co2++3Fe2++O2↑
①在酸性環(huán)境中，LiCoO2浸出Co2+的總反應(yīng)的離子方程式是 4LiCoO2+12H+ 細菌 4Co2++O2↑+4Li++6H2O4LiCoO2+12H+ 細菌 4Co2++O2↑+4Li++6H2O。
②研究表明氧化亞鐵硫桿菌存在時，Ag+對鈷浸出率有影響，實驗研究 Ag+的作用。取 LiCoO2粉末和氧化亞鐵硫桿菌溶液于錐形瓶中，分別加入不同濃度 Ag+的溶液，鈷浸出率（圖 2）和溶液 pH（圖 3）隨時間變化曲線如下：
圖2不同濃度Ag+作用下鈷浸出率變化曲線圖3不同濃度Ag+作用下溶液中pH變化曲線
Ⅰ．由圖2和其他實驗可知，Ag+能催化浸出Co2+，圖2中的證據(jù)是 加入銀離子明顯提高了單位時間內(nèi)鈷浸出率，即提高了鈷離子的浸出速率加入銀離子明顯提高了單位時間內(nèi)鈷浸出率，即提高了鈷離子的浸出速率。
Ⅱ．Ag+是反應(yīng) 3 的催化劑，催化過程可表示為：反應(yīng) 4：Ag++LiCoO2═AgCoO2+Li+
反應(yīng) 5：……
反應(yīng)5 的離子方程式是 AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑。
Ⅲ．由圖3可知，第3天至第7天，加入Ag+后的pH均比未加時大，結(jié)合反應(yīng)解釋其原因：加入銀離子催化了反應(yīng)3，使得LiCoO2浸出的總反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)消耗氫離子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加時大加入銀離子催化了反應(yīng)3，使得LiCoO2浸出的總反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)消耗氫離子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加時大。
細菌
細菌
【考點】原電池與電解池的綜合．
【答案】2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+；溫度較高或酸性過強時，會導(dǎo)致細菌的活性降低或者失去活性，金屬離子的浸出率均偏低；4LiCoO2+12H+ 4Co2++O2↑+4Li++6H2O；加入銀離子明顯提高了單位時間內(nèi)鈷浸出率，即提高了鈷離子的浸出速率；AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑；加入銀離子催化了反應(yīng)3，使得LiCoO2浸出的總反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)消耗氫離子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加時大
細菌
【解答】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：148引用：2難度：0.2
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