Question

【題目】鈷及其化合物在工業中運用廣泛，從某工業廢料中制備草酸鈷的工業流程如圖：

已知：①廢料中主要含有三氧化二鈷。含少量F2O3、Al2O3、MnO、CaO、SiO2等；

②浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

(1)在浸出過程中加入Co2O3與鹽酸反應生成氣體，此反應的離子方程式為___________________ ；實驗室中檢驗該氣體的方法是________________。

(2)加入試劑A的目的是_________________，廢渣的主要成分是_______________，在浸出液中先加入雙氧水反應，再加入碳酸鈉的原因是(試用離子方程式和必要的文字簡述其理)___________。

(3)萃取后余液中加入(NH4)2C2O4沉淀Co2+，判斷Co2+沉淀完全的操作是____________________。

(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如下圖所示，在濾液II中適宜萃取的pH為_____(填序號)

A.接近2.0 B. 接近3.0 C. 接近5.0

(5)在空氣中加熱CoC2O4固體，經測定，210℃～290℃的過程中只產生CO2和一種化合物，該化合物中鈷元素的質量分數為73.44%。此過程發生反應的化學方程式是________________________。

Answer 1

【答案】Co2O3+6H++2Cl－=2Co2++Cl2↑+3H2O用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗確保Co3+完全被還原成Co2+SiO2將Fe2+氧化為Fe3+，再加入的碳酸鈉（或）與H+反應，降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR(OH)3+3H+向右移動，而產生氫氧化物沉淀靜置后，向上層清液繼續加(NH4)2C2O4，無沉淀現象出現B3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

(1)在浸出過程中加入Co2O3與鹽酸反應生成CoCl2和Cl2，發生反應的離子方程式為Co2O3+6H++2Cl－=2Co2++Cl2↑+3H2O；實驗室通常用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗，若試紙變藍色，可證明此氣體為氯氣；

(2)加入的試劑A應該是Fe，其目的是為了確保Co3+完全被還原成Co2+，廢料中含有SiO2不溶于稀鹽酸，所得廢渣的主要成分是SiO2，在浸出液中先加入雙氧水反應，使溶液中的Fe2+完全氧化為Fe3+，再加入的碳酸鈉（或CO32-）與H+反應， c(H+)降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR(OH)3+3H+向右移動，而產生氫氧化物沉淀；

(3)萃取后余液中加入(NH4)2C2O4沉淀Co2+，當靜置后，向上層清液繼續加(NH4)2C2O4，無沉淀現象出現可判斷Co2+沉淀；

(4)由圖示可知當溶液pH=3左右時，Fe3+、Al3+及Mn2+的萃取率最高，而Co2+的萃取率較低，故答案為B；

（5）該化合物中Co的質量分數為73.44%，故Co︰O的原子個數比為=3︰4，則該化合物的化學式為Co3O4，故方程式為3CoC2O4+2O2_Co3O4+6CO2。