Question

【题目】草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备．用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O42H2O工艺流程如下

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

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的化合价是________________

(2)写出浸出过程中Na2SO3与Co2O3发生反应的离子方程式：________________________________________

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

(4)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀，沉淀除Al(OH)3外，还有的成分是____________，(填化学式)试用离子方程式和必要的文字简述其原理： _____________________________________________________________________________________

(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图，萃取剂的作用是____________________；其使用的适宜pH范围是_____．

A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5

(6)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀．已知Ksp(MgF2)=7.35×10﹣11、Ksp(CaF2)=1.05×10﹣10，当加入过量NaF后，所得滤液 c(Mg2+)/c(Ca 2+) =_______．

(7)用m1 kg水钴矿(含Co2O3 60%)制备CoC2O42H2O，最终得到产品 m2 kg，产率为________________。(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式)。

Answer 1

【答案】+3 SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O 将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应，c(H+)降低，从而促进水解平衡向右移动 除去溶液中的Mn2+ B 0.7 366×0.6m1/166 m2 (1.32m1/ m2)

【解析】

亚硫酸钠具有还原性，浸出过程将Fe3+、Co3+还原为Fe2+、Co2+； NaClO3具有氧化性，能将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，自身被还原生成氯离子，同时生成水；加入的碳酸钠（或CO32-）与H+反应，c（H+）降低，从而促进水解平衡向右移动，产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；加入过量NaF除掉钙离子和镁离子；由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；加入草酸铵制得草酸钴晶体。
(1)Co2O3中Co的化合价是+3价；

(2) Na2SO3与Co2O3发生反应氧化还原反应；

(3)加入NaClO3的目的是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+；

(4) 加入的碳酸钠（或CO32-）与H+反应，c（H+）降低，从而促进水解平衡向右移动，产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；

(5)由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；

正确答案：除去溶液中的Mn2+ B。

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

正确答案:0.7。

(7)利用关系式发计算；

(1)Co2O3中Co的化合价是+3价；

正确答案：+3

(2) Na2SO3与Co2O3发生反应氧化还原反应，离子方程式为SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O；

正确答案：SO32+ Co2O3 +4H+=2Co2++SO42+2H2O

(3)加入NaClO3的目的是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+；

正确答案：将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+

(4) 加入的碳酸钠（或CO32-）与H+反应，c（H+）降低，从而促进水解平衡向右移动，产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；

正确答案：Fe(OH)3 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应，c(H+)降低，从而促进水解平衡向右移动。

(5)由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；

(6)所得滤液 c(Mg2+)/c(Ca 2+) 等于Ksp之比计算；

(7)利用关系式发计算；

理论产量： Co2O3～2CoC2O42H2O

166 366

m1×60% 366×m1×60%/166

产率为实际产量比理论产量:m2/(366×m1×60%/166)= 366×0.6m1/166 m2(1.32m1/m2)；

正确答案: 366×0.6m1/166 m2(1.32m1/m2)。