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2 中有S單質生成，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1和反應3：LiCoO2+3Fe3+═Li++Co2++3Fe2++O2↑
①在酸性環(huán)境中，LiCoO2浸出Co2+的總反應的離子方程式是 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中的證據是 加入銀離子明顯提高了單位時間內鈷浸出率，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鈷浸出率，即提高了鈷離子的浸出速率。
Ⅱ．Ag+是反應 3 的催化劑，催化過程可表示為：反應 4：Ag++LiCoO2═AgCoO2+Li+
反應 5：……
反應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，結合反應解釋其原因：加入銀離子催化了反應3，使得LiCoO2浸出的總反應的反應速率加快，相同時間內消耗氫離子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加時大加入銀離子催化了反應3，使得LiCoO2浸出的總反應的反應速率加快，相同時間內消耗氫離子增多，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3，使得LiCoO2浸出的總反應的反應速率加快，相同時間內消耗氫離子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加時大
細菌
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：148難度：0.2
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