生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子，有速率快、浸出率高等特点。氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速 Fe2+氧化的细菌，培养后能提供 Fe3+，控制反应条件可达细菌的最大活性，其生物浸矿机理如图1。
（1）氧化亚铁硫杆菌生物浸出 ZnS矿。
①反应2 中有S单质生成，离子方程式是 2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+。
②实验表明温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低，原因可能是 温度较高或酸性过强时，会导致细菌的活性降低或者失去活性，金属离子的浸出率均偏低温度较高或酸性过强时，会导致细菌的活性降低或者失去活性，金属离子的浸出率均偏低。
（2）氧化亚铁硫杆菌生物浸出废旧锂离子电池中钴酸锂（LiCoO2）与上述浸出机理相似，发生反应1和反应3：LiCoO2+3Fe3+═Li++Co2++3Fe2++O2↑
①在酸性环境中，LiCoO2浸出Co2+的总反应的离子方程式是 4LiCoO2+12H+ 细菌 4Co2++O2↑+4Li++6H2O4LiCoO2+12H+ 细菌 4Co2++O2↑+4Li++6H2O。
②研究表明氧化亚铁硫杆菌存在时，Ag+对钴浸出率有影响，实验研究 Ag+的作用。取 LiCoO2粉末和氧化亚铁硫杆菌溶液于锥形瓶中，分别加入不同浓度 Ag+的溶液，钴浸出率（图 2）和溶液 pH（图 3）随时间变化曲线如下：
图2不同浓度Ag+作用下钴浸出率变化曲线图3不同浓度Ag+作用下溶液中pH变化曲线
Ⅰ．由图2和其他实验可知，Ag+能催化浸出Co2+，图2中的证据是 加入银离子明显提高了单位时间内钴浸出率，即提高了钴离子的浸出速率加入银离子明显提高了单位时间内钴浸出率，即提高了钴离子的浸出速率。
Ⅱ．Ag+是反应 3 的催化剂，催化过程可表示为：反应 4：Ag++LiCoO2═AgCoO2+Li+
反应 5：……
反应5 的离子方程式是 AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑。
Ⅲ．由图3可知，第3天至第7天，加入Ag+后的pH均比未加时大，结合反应解释其原因：加入银离子催化了反应3，使得LiCoO2浸出的总反应的反应速率加快，相同时间内消耗氢离子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加时大加入银离子催化了反应3，使得LiCoO2浸出的总反应的反应速率加快，相同时间内消耗氢离子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加时大。
细菌
细菌
【考点】原电池与电解池的综合．
【答案】2Fe3++ZnS=2Fe2++S+Zn2+；温度较高或酸性过强时，会导致细菌的活性降低或者失去活性，金属离子的浸出率均偏低；4LiCoO2+12H+ 4Co2++O2↑+4Li++6H2O；加入银离子明显提高了单位时间内钴浸出率，即提高了钴离子的浸出速率；AgCoO2+3Fe3+═Ag++Co2++3Fe2++O2↑；加入银离子催化了反应3，使得LiCoO2浸出的总反应的反应速率加快，相同时间内消耗氢离子增多，所以加入Ag+后的pH均比未加时大
细菌
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：147引用：2难度：0.2
相关试卷
