Question

【題目】草酸鈷可用于指示劑和催化劑的制備．用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O42H2O工藝流程如下

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Co(OH)2	Fe(OH)2	Mn(OH)2
完全沉淀的pH	3.7	5.2	9.2	9.6	9.8

(1)Co2O3中Co的化合價是________________

(2)寫出浸出過程中Na2SO3與Co2O3發生反應的離子方程式：________________________________________

(3)浸出液中加入NaClO3的目的是______________________________________

(4)加Na2CO3能使浸出液中某些金屬離子轉化成氫氧化物沉淀，沉淀除Al(OH)3外，還有的成分是____________，(填化學式)試用離子方程式和必要的文字簡述其原理： _____________________________________________________________________________________

(5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖，萃取劑的作用是____________________；其使用的適宜pH范圍是_____．

A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5

(6)濾液I“除鈣、鎂”是將其轉化為MgF2、CaF2沉淀．已知Ksp(MgF2)=7.35×10﹣11、Ksp(CaF2)=1.05×10﹣10，當加入過量NaF后，所得濾液 c(Mg2+)/c(Ca 2+) =_______．

(7)用m1 kg水鈷礦(含Co2O3 60%)制備CoC2O42H2O，最終得到產品 m2 kg，產率為________________。(不要求得出計算結果，只需列出數字計算式)。

Answer 1

【答案】+3 SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O 將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入的碳酸鈉(或CO32-)與H+反應，c(H+)降低，從而促進水解平衡向右移動 除去溶液中的Mn2+ B 0.7 366×0.6m1/166 m2 (1.32m1/ m2)

【解析】

亞硫酸鈉具有還原性，浸出過程將Fe3+、Co3+還原為Fe2+、Co2+； NaClO3具有氧化性，能將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，自身被還原生成氯離子，同時生成水；加入的碳酸鈉（或CO32-）與H+反應，c（H+）降低，從而促進水解平衡向右移動，產生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；加入過量NaF除掉鈣離子和鎂離子；由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知，調節溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉化為Co（OH）2沉淀；加入草酸銨制得草酸鈷晶體。
(1)Co2O3中Co的化合價是+3價；

(2) Na2SO3與Co2O3發生反應氧化還原反應；

(3)加入NaClO3的目的是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+；

(4) 加入的碳酸鈉（或CO32-）與H+反應，c（H+）降低，從而促進水解平衡向右移動，產生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；

(5)由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知，調節溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉化為Co（OH）2沉淀；

正確答案：除去溶液中的Mn2+ B。

(6)所得濾液 c(Mg2+)/c(Ca 2+)= Ksp(MgF2)/ Ksp(CaF2)= 7.35×10﹣11/1.05×10﹣10=0.7；

正確答案:0.7。

(7)利用關系式發計算；

(1)Co2O3中Co的化合價是+3價；

正確答案：+3

(2) Na2SO3與Co2O3發生反應氧化還原反應，離子方程式為SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O；

正確答案：SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O

(3)加入NaClO3的目的是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+；

正確答案：將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+

(4) 加入的碳酸鈉（或CO32-）與H+反應，c（H+）降低，從而促進水解平衡向右移動，產生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；

正確答案：Fe(OH)3 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入的碳酸鈉(或CO32-)與H+反應，c(H+)降低，從而促進水解平衡向右移動。

(5)由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知，調節溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉化為Co（OH）2沉淀；

(6)所得濾液 c(Mg2+)/c(Ca 2+) 等于Ksp之比計算；

(7)利用關系式發計算；

理論產量： Co2O3～2CoC2O42H2O

166 366

m1×60% 366×m1×60%/166

產率為實際產量比理論產量:m2/(366×m1×60%/166)= 366×0.6m1/166 m2(1.32m1/m2)；

正確答案: 366×0.6m1/166 m2(1.32m1/m2)。