Question

【題目】利用一種鈷礦石(主要成分為 Co2O3，含少量 SiO2及鐵、鋁、錳、鎂、鈣等金屬元素的氧化物)制取CoC2O42H2O 晶體的工藝流程如下：

已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液 pH 如表

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

(1)溶浸過程中 Co2O3 發生反應的離子方程式為_____。

(2)氧化除雜過程中加入 Na2CO3 的主要目的是__________，若不加入 NaClO3，其后果是_____。

(3)濾渣 3 的成分是____________，濾液中加入萃取劑的目的是除去_________元素(填元素符號)。

(4)萃取余液中加入草酸銨后，獲取 CoC2O4·2H2O 晶體的操作是___________。

(5)含鈷化合物 LiCoO2是廢舊鋰電池的正極材料，可與雙氧水、稀 H2SO4 混合加熱得到 CoSO4回收利用，該過程發生反應的化學方程式是____________。

(6)已知某溫度下 Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.05×10-10，當加入過量NaF溶液后，所得濾液中c(Ca2+)/c(Mg2+) =___________。

Answer 1

【答案】Co2O3＋SO32－＋4H＋=2Co2＋＋SO42－＋2H2O 加入Na2CO3調節pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀 亞鐵離子不能氧化成鐵離子而除去 CaF2、MgF2 Mn 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥 2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO42CosO4＋Li2SO4＋4H2O＋O2↑ 1.43

【解析】

含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，除去不溶物質濾河渣1，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，可FeCl2氧化得到FeCl3，然后加入Na2CO3調pH至5.2，可得到濾渣2，主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，向溶液中加入NaF溶液，除去鈣鎂離子，然后過濾，濾渣3為CaF2、MgF2，得到的濾液中加入萃取劑，除去錳元素，萃取后溶液加入草酸銨，得到草酸鈷溶液，由萃后余液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到CoC2O4·2H2O。

（1）溶浸過程中 Co2O3 被還原生成Co2＋，發生反應的離子方程式為Co2O3＋SO32－＋4H＋=2Co2＋＋SO42－＋2H2O；故答案為：Co2O3＋SO32－＋4H＋=2Co2＋＋SO42－＋2H2O；

（2）氧化除雜過程中加入 Na2CO3 調節pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，若不加入 NaClO3，其后果是亞鐵離子不能氧化成鐵離子而除去；故答案為：加入Na2CO3調節pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；亞鐵離子不能氧化成鐵離子而除去。

（3）濾渣3為CaF2、MgF2，濾液中加入萃取劑的目的是除去Mn元素(填元素符號)。故答案為：CaF2、MgF2；Mn；

（4）由萃后余液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到CoC2O4·2H2O 晶體。故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

（5）含鈷化合物 LiCoO2是廢舊鋰電池的正極材料，可與雙氧水、稀 H2SO4 混合加熱得到 CoSO4回收利用，同時生成硫酸鋰、水和氧氣，發生反應的化學方程式是2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO42CosO4＋Li2SO4＋4H2O＋O2↑。故答案為：2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO42CosO4＋Li2SO4＋4H2O＋O2↑；

（6）當加入過量NaF溶液后，溶液中存在平衡：Mg2++CaF2MgF2+Ca2+， =1.43。故答案為：1.43。