Question

【題目】工業上常用水鈷礦(主要成分為Co2O3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等雜質)制備鈷的氧化物，其制備工藝流程如下(已知Na2SO3能還原Fe3＋和Co3＋)：

回答下列問題：

(1)在加入鹽酸進行“酸浸”時，能提高“酸浸”速率的方法有______________(任寫2種)。

(2)“酸浸”后加入Na2SO3鈷的存在形式為Co2＋，產生Co2＋反應的離子方程式為________

(3)溶液a中加入NaClO的作用是___________________________________

(4)沉淀a的成分是__________(寫化學式)，操作2的名稱是_______________

(5)溶液d中的金屬離子只有Co2＋和Na＋兩種，則溶液c中加入NaF溶液的作用是________

(6)在空氣中緞燒CoC2O4生成鈷的某種氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為12.05g，CO2的體積為6.72L(標準狀況)，則此反應的化學方程式為____________________________

Answer 1

【答案】將水鈷礦石粉碎 ；充分攪拌；適當增加鹽酸濃度；提高酸浸溫度等 將溶液中Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3、Al(OH)3 過濾 使Mg2+、Ca2+轉化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

水鈷礦中加入鹽酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，則加入的Na2SO3將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+；加入NaClO將Fe2+氧化為Fe3+，溶液b中陽離子有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+，加入碳酸氫鈉，Fe3+、Al3+與碳酸氫根離子發生相互促進的水解反應分別生成Fe(OH)3、Al(OH)3，故沉淀A的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+，加入NaF，Mg2+、Ca2+轉化成MgF2、CaF2沉淀，溶液d中含有Co2+，溶液d中加入草酸銨過濾得到CoC2O4晶體，最后煅燒得到鈷的氧化物，據此分析作答。

（1）“酸浸”時為固體與液體的反應，根據外界條件對化學反應速率的影響，在加入鹽酸進行“酸浸”時，能夠提高“酸浸”速率的方法有：將水鈷礦石粉碎，增大接觸面積；充分攪拌；適當增加鹽酸的濃度；適當提高酸浸的溫度等，故答案為：將水鈷礦石粉碎；充分攪拌；適當增加鹽酸濃度；提高酸浸溫度等。

（2）酸浸時水鈷礦中的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO溶解轉化為CoCl3、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2；加入Na2SO3，鈷的存在形式為Co2+，Co3+被還原為Co2+，則SO32-被氧化成SO42-，產生Co2+的反應可表示為：SO32-+Co3+→Co2++SO42-，根據得失電子守恒配平為：SO32-+2Co3+→2Co2++SO42-，根據溶液呈酸性和電荷守恒，生成Co2+的離子方程式為SO32-+2Co3++H2O=2Co2++SO42-+2H+；

（3）加入Na2SO3還會將Fe3+還原為Fe2+，反應的離子方程式為SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++SO42-+2H+；溶液a中含有Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液a中加入NaClO，NaClO具有強氧化性，將Fe2+氧化成Fe3+，反應的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案為：將溶液中Fe2+氧化成Fe3+；

（4）加入NaClO溶液后得到的溶液b中含有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等；向溶液b中加入NaHCO3調節溶液的pH，使Fe3+、Al3+轉化為氫氧化物沉淀而除去，沉淀A的成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液c中加入NaF，Mg2+、Ca2轉化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀，操作2的名稱為過濾，故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；過濾；

（5）根據（4）的分析，溶液c中加入NaF溶液的作用是使Mg2+、Ca2+轉化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去，故答案為：使Mg2+、Ca2+轉化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去；

（6）n（CO2）==0.3mol，根據C守恒，n（CoC2O4）=0.15mol，根據Co守恒，n（Co）=0.15mol，所得鈷的氧化物中n（O）==0.2mol，n（Co）：n（O）=0.15mol：0.2mol=3:4，生成的鈷的氧化物的化學式為Co3O4，在空氣中煅燒CoC2O4的化學方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。