Question

【題目】CoCO3可用作選礦劑、催化劑及家裝涂料的顏料。以含鈷廢渣(主要成CoO、Co2O3，還含有Al2O3、ZnO等雜質)為原料制備CoCO3的一種工藝流程如下：

下表是相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol/L計算)：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Co2+	7.6	9.4
Al3+	3.0	5.0
Zn2+	5.4	8.0

(1)寫出“酸溶”時發生氧化還原反應的化學方程式____________________。

(2)“除鋁”過程中需要調節溶液pH的范圍為_______________ 。

(3)在實驗室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有____；上述“萃取”過程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機層) ZnX2(有機層)+H2SO4(水層)，由有機層獲取ZnSO4溶液的操作是______。

(4)簡述洗滌沉淀的操作____________________________________。

(5)在空氣中煅燒CoCO3生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為0.672L(標準狀況)，則該鈷氧化物的化學式為 ____________________。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～5.4 分液漏斗、燒杯 向有機層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層 向漏斗中加蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流完后，重復上述操作2-3次 Co3O4

【解析】

(1)從最終產物看，酸溶時，Co2O3被還原為Co2+，SO2被氧化為SO42-，

“酸溶”時發生氧化還原反應的化學方程式Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O。

答案為：Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O

(2)“除鋁”過程中需要調節溶液pH的范圍，目的是讓Al3+全部轉化為沉淀，而Zn2+不生成沉淀，所以pH的范圍應為5.0～5.4。答案為：5.0～5.4

(3)在實驗室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有分液漏斗、燒杯。

答案為：分液漏斗、燒杯

上述“萃取”過程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機層) ZnX2(有機層)+H2SO4(水層)，從反應中可以看出，此反應為可逆反應，所以加硫酸可實現讓ZnSO4進入水層的目的。從而得出由有機層獲取ZnSO4溶液的操作是向有機層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層。

答案為：向有機層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層

(4)洗滌沉淀的操作是：向漏斗中加蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流完后，重復上述操作2-3次。

答案為：向漏斗中加蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流完后，重復上述操作2-3次。

(5)從化學式CoCO3可以看出，n(Co)=n(C)=，

m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g

m(O)=2.41g-1.77g=0.64g

n(O)=

n(Co)：n(O)= 0.03mol：0.04mol=3：4

則該鈷氧化物的化學式為Co3O4。

答案為：Co3O4