Question

【题目】以含钴废催化剂（主要成分为Co、Fe、SiO2）为原料，制取氧化钴的流程如下：

（1）溶解：溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3次，滤渣的主要成分是________。（填化学式）

（2）氧化：加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式是________________。

已知：铁氰化钾化学式为K3[Fe(CN)6]；亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]·3H2O。

3Fe2++ 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2↓（蓝色沉淀）

4Fe3++ 3[Fe(CN)6 ]4- = Fe4[Fe(CN)6]3↓（蓝色沉淀）

确定Fe2+是否氧化完全的方法是__________________________________________。（可供选择的试剂：铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液）

（3）除铁：加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，写出该反应的化学方程式：______________________________________。

（4）沉淀：生成沉淀碱式碳酸钴[(CoCO3)2·3Co(OH)2]，沉淀需洗涤，洗涤的操作是_______________________。

（5）溶解：CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸，边加热边搅拌至完全溶解后，需趁热过滤，其原因是___________________________。

（6）三氧化铁是一种重要的化合物，可以用来腐蚀电路板。常温下，某腐蚀废液中含有0.5 molL-1 Fe3+ 和0.26 molL-1 Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)<4×10-5 molL-1时完全沉淀]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液 pH的范围为_________________。 {KspCu(OH)2]=2.6×10-19 ；KspFe(OH)3]=4×10-38}

Answer 1

【答案】 SiO2 6Fe2++6H++C1O3-6Fe3++C1-+3H2O 取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2+已全部被氧化 3Fe2(SO4)3+6H2O+6N a2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+ 6CO2↑ 沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出。重复操作2~3 次 防止因温度降低，CoCl2晶体析出 3≤pH＜5

【解析】含钴废催化剂加入稀硫酸，发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤滤渣是不溶的二氧化硅，而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液，向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，继续向滤液中加入碳酸钠，得到碱式碳酸钴[(CoCO3)23Co(OH)2]，然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[(CoCO3)23Co(OH)2]，再向所到溶液中加入草酸铵，得到溶解度极小的草酸钴，最后灼烧生成氧化钴。

(1)根据上述分析，溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3次，滤渣的主要成分是SiO2，故答案为：SiO2；

(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子，1molr的亚铁离子失去1mol的电子，而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子，根据电子得失守恒，可知离子方程式为：6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O，取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2+已全部被氧化，故答案为：6Fe2++6H++ClO3-6Fe3++Cl-+3H2O；取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2+已全部被氧化；

(3)生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾，化学反应方程式为：3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑，故答案为：3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑；

(4)沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出．重复操作2～3次，故答案为：向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出．重复操作2～3次；

(5)CoCl2的溶解度曲线可知，随温度的升高，CoCl2的溶解度增大，所以趁热过滤，防止温度降低氯化钴析出，故答案为：防止因温度降低，CoCl2晶体析出；

(6)Fe3+完全沉淀时c(OH-)3== (mol/L)3=1×10-33 (mol/L)3，此时c(OH-)=10-11 mol/L，pH=3；Cu2+沉淀时c(OH-)2= (mol/L)2= (mol/L)2=1×10-18 (mol/L)2，c(OH-)=10-9 mol/L，pH=5，所以控制溶液的pH范围为3≤pH＜5，故答案为：3≤pH＜5；