Question

【题目】草酸钴是一种重要的化工材料，广泛应用于有机合成。一种以铜钴矿(主要成分为Co2CuS4，一定量CuFeS2)为原料，生产草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的工艺流程：

已知：①“浸出”液含有的离子主要有H＋、Fe3＋、Cu2＋、Co3＋、；

②pH增大，Fe2＋被氧化的速率加快，同时生成的Fe3＋水解形成更多的胶体；

③草酸钴晶体难溶于水；25℃时，Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15。

回答下列问题：

（1）生产时为提高铜钴矿粉浸出率，常采取的措施有________(填字母)。

a.适当延长浸出时间b.高温浸出c.分批加入细菌浸取液并搅拌

（2）“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是________。

（3）“氧化”过程中，控制70℃、pH＝4条件下进行，pH对除铁率和钴回收率的影响如图所示。

①用电子式表示H2O2的形成过程________。

②“氧化”过程的离子方程式为________。

③pH为4～5时，钴的回收率降低的原因是________。

（4）“过滤”后的滤液中加入(NH4)2C2O4溶液反应得到草酸钴晶体，过滤得到的草酸钴晶体需要用蒸馏水洗涤，检验晶体是否洗涤干净的方法是_______________。

（5）300℃时，在空气中煅烧CoC2O4·2H2O可制得Co3O4，该反应的化学方程式为________。

Answer 1

【答案】ac Cu2＋ 2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋ pH过高，Fe3＋生成氢氧化铁胶体吸附大量Co2＋，导致钴回收率降低 取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净 3CoC2O4·2H2O＋2O2Co3O4＋6CO2＋6H2O

【解析】

由题给流程可知，铜钴矿粉加入细菌浸取液浸取后，得到的溶液中含有的离子有H+、Fe3+、Cu2+、Co2+、SO42-；向溶液中加入萃取剂，用萃取剂除去溶液中的Cu2+；向萃取后的溶液中加入还原剂，将Fe3+还原为Fe2+，然后加入H2O2，将Fe2+氧化为FeOOH沉淀，除去溶液中的铁元素；过滤后，向滤液中加入(NH4)2C2O4溶液反应得到草酸钴晶体。

(1)a.适当延长浸出时间可以使反应更充分，提高浸出率，故正确；

b. 高温条件下可以加快反应速率，但是细菌在高温条件下会死亡，故不能用高温，故错误；

c. 分批加入细菌浸取液并搅拌能使反应物混合更均匀，更充分，提高浸出率，故正确；

ac正确，故答案为：ac；

(2)由流程分析可知，后续的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步骤中除去Cu2+，故答案为：Cu2+；

(3)①H2O2为共价化合物，分子中含有极性共价键和非极性共价键，用电子式表示过氧化氢的形成过程为，故答案为：；

②由题意可知，氧化过程为70℃、pH＝4条件下，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反应生成FeOOH，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋，故答案为：2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋；

③由题给信息可知，溶液pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同时生成的Fe3+水解形成较多的胶体，氢氧化铁胶体具有很大的吸附能力，吸附大量Co2+，导致钴回收率降低，故答案为：pH过高，Fe3＋生成氢氧化铁胶体吸附大量Co2＋，导致钴回收率降低；

(4)由流程可知，草酸钴晶体表面附有可溶的硫酸铵，检验晶体是否洗涤干净实际上就是检验洗涤液中是否存在硫酸根，则检验方法为取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净，故答案为：取最后一次的洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；

(5)由题意可知，300℃时，在空气中煅烧CoC2O4·2H2O可制得Co3O4，反应中Co元素化合价升高，依据氧化还原反应规律，空气中的O2参与反应，做反应的氧化剂，Co元素和C元素被氧化，反应的化学方程式为3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O，故答案为：3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O。