Question

【题目】钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿 (主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示:

回答下列问题:

Ⅰ．“酸浸”

(1)钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为______、______；滤渣①的主要成分为_______。

(2) Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4的化学方程式为_________。

Ⅱ．“净化除杂”分三步完成:

(3)除铁:加入适量Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12离子方程式为____________。

(4)除钙、镁:加入适量NaF,当Mg2+恰好完全被除去(离子浓度等于10－5mol·L－1)时，c(Ca2+)=_____mol·L－1 (取两位有效数字)。已知:Ksp(MgF2)=7.4×10－11, Ksp(CaF2)=1.5×10－10。

(5)除铜:加入适量Na2S2O3,发生反应2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,该反应的还原产物为___________

Ⅲ.“萃取和反萃取”

(6)“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________(写化学式)。

(7)实验室称取100g原料(含钴11.80%),反萃取时得到浓度为0.036mol·L－1的CoCl2溶液5L,忽略损耗，钴的产率=______(产率=)。

Answer 1

【答案】 12h 90℃ SiO2(二氧化硅) 2Co2O3+4H2SO4(浓)4CoSO4+4H2O+O2↑ 2Na++6Fe3++4SO42－+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+ 2.0×10-5(mol·L－1) －1 Cu2S、S NiSO4

【解析】考查化学反应原理的综合应用，（1）根据钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系，推出在12h、90℃时钴的浸出率最高；根据水钴矿的成分，SiO2是酸性氧化物，不与酸反应，即滤渣①的主要成分是SiO2；（2）Co2O3中Co的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，应该是O元素被氧化成O2，因此反应方程式为2Co2O3＋4H2SO4(浓) 4CoSO4＋4H2O＋O2↑；（3）根据生成黄钠铁矾，推出离子反应方程式为2Na＋＋6Fe3＋＋4SO42－＋12H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H＋；（4），c(Mg2＋)=10－5mol·L－1代入公式，求出c(Ca2＋)=2.0×10－5；（5）还原产物是氧化剂被还原得出的物质，根据化学反应方程式，CuSO4中Cu的化合价由＋2价→＋1价，化合价降低，Na2S2O3中一部分S的化合价降低，转化成S和Cu2S中的S，即还原产物是Cu2S和S；（6）根据流程的目的，以及主要成分，推出水相①中含有溶质为Na2SO4和NiSO4；（7）根据产率的公式，得出钴的产率为。