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）浸出过程中加入Na2SO3的目的是 ．

（2）加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀．试用离子方程式和必要的文字简述其原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图1．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

（4）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= ．

（5）已知：NH3H2ONH4++OH﹣ Kb=1.8×10﹣5；

H2C2O4H++HC2O4﹣ Ka1=5.4×10﹣2；

HC2O4﹣H+C2O42﹣ Ka2=5.4×10﹣5

则该流程中所用（NH4）2C2O4溶液的pH 7（填“＞”或“＜”或“=”）

（6）CoC2O42H2O热分解质量变化过程如图2所示（其中600℃以前是隔绝空气加热，600℃以后是在空气中加热）；A、B、C均为纯净物；C点所示产物的化学式是_____________________

Answer 1

【答案】（1）还原Fe3+、Co3+为Fe2+、Co2+．

（2）加入的碳酸钠（或CO32﹣）与H+反应，c（H+）降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR（OH）3+3H+，向右移动，而产生氢氧化物沉淀（直接用用双水解解释也给分）

（3）除去溶液中的Mn2+；B（1分）（4）0.7（5）＜

（6）Co3O4（或CoOCo2O3）

【解析】

试题分析：（1）亚硫酸钠具有还原性，能还原氧化性离子Fe3+、Co3+，所以浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+还原，还原为Fe2+、Co2+；

（2）Fe3+、Al3+水解导致溶液呈酸性，水解方程式为R3++3H2OR（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，产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；

（3）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子；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，故选B；

（4）当加入过量NaF后，所得滤液=0.7；

（5）盐类水解，谁强显谁性，NH3H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5，HCO4-H++C2O42- K a2=5.4×10-5，所以（NH4）2C2O4溶液中铵根离子水解大于草酸根离子水解，溶液呈酸性，即PH＜7；

（6）由图可知，C点钴氧化物质量为8.03g，0.1molCo元素质量为5.9g，氧化物中氧元素质量为8.03g-5.9g=2.13g，则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.1mol：≈3：4，故C的Co氧化物为Co3O4。