Question

【题目】CoC2O4是制备金属钴的原料。利用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC2O4的工艺流程如图：

（1）“550℃煅烧”的目的是____。

（2）“浸出液”的主要成分是___。

（3）“钴浸出”过程中Co3＋转化为Co2＋，反应的离子方程式为___。

（4）“净化除杂1”过程中，如何检验该杂质__(用离子方程式表示)，现象为__：需在40～50℃加入H2O2溶液，其原因是__，目的是__(用离子方程式表示)；再升温至80～85℃，加入Na2CO3溶液，调pH至5，“滤渣I”的主要成分是__。

（5）“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c(Ca2＋)=1.0×l0－5 mol/L，则滤液中c(Mg2＋)为___mol/L。[已知Ksp(MgF2)=7.35×10－11、Ksp(CaF2)=1.05×10－10]

Answer 1

【答案】除去碳和有机物 Na AlO2 2Co3＋＋SO＋H2O=2Co2＋＋SO＋2H＋ 3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－═Fe3[Fe（CN）6]2↓ 有蓝色沉淀产生 H2O2作氧化剂的还原产物为H2O无污染，温度过高会导致H2O2分解 3Fe2＋＋2H＋＋H2O2=3Fe3＋＋2H2O Fe(OH)3 7.0×10－6

【解析】

550℃焙烧含钴废料（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等）除去碳和有机物，加入氢氧化钠溶液，其中Al2O3溶解生成Na AlO2，Co2O3、Fe2O3、MgO不溶，过滤，CaO与水反应生成氢氧化钙，则浸出液的主要为Na AlO2，向过滤得到的固体加入稀硫酸和亚硫酸钠，Na2SO3将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋，可得CoCl2、FeCl2、MgCl2、CaCl2，在40～50℃加入H2O2，氧化Fe2＋氧化为Fe3＋，再升温至80～85℃，加入Na2CO3调pH至5，可得到Fe（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，滤液中主要含有CoCl2，加入草酸铵溶液得到草酸钴。

（1）碳和有机物可通过焙烧除去，含钴废料“550℃焙烧”可以除去碳和有机物，故答案为：除去碳和有机物；

（2）550℃焙烧含钴废料（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等）除去碳和有机物，加入氢氧化钠溶液，Al2O3溶解，氧化铝可以和氢氧化钠溶液之间反应生成偏铝酸钠：Al2O3＋2 NaOH=2 NaAlO2＋H2O，CaO与水反应生成氢氧化钙，所以浸出液的主要成分为Na AlO2（Na AlO2和NaOH、Ca(OH)2）；故答案为：Na AlO2；

（3）“钴浸出”过程中Co3＋转化为Co2＋，则Na2SO3将Co3＋还原为Co2＋，自身被氧化为硫酸钠，发生的反应为：2Co3＋＋SO＋H2O=2Co2＋＋SO＋2H＋；故答案为：2Co3＋＋SO＋H2O=2Co2＋＋SO＋2H＋；

（4）“净化除杂1”过程中，向过滤得到的固体加入稀硫酸和亚硫酸钠，Na2SO3将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋，用K3[Fe（CN）6]检验Fe2＋：3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－═Fe3[Fe（CN）6]2↓，现象为有蓝色沉淀产生：需在40～0℃加入H2O2溶液，其原因是H2O2作氧化剂的还原产物为H2O无污染，温度过高会导致H2O2分解，目的是氧化Fe2＋氧化为Fe3＋，3Fe2＋＋2H＋＋H2O2=3Fe3＋＋2H2O；再升温至80～85℃，加入Na2CO3溶液，调pH至5，铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe3＋＋3CO＋3H2O=2Fe（OH）3↓＋3CO2↑，“滤渣I”的主要成分是Fe(OH)3。故答案为：3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－═Fe3[Fe（CN）6]2↓；有蓝色沉淀产生；H2O2作氧化剂的还原产物为H2O无污染，温度过高会导致H2O2分解；3Fe2＋＋2H＋＋H2O2=3Fe3＋＋2H2O；Fe(OH)3；

（5）由溶度积可知，滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2＋与Mg2＋转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积计算，c（Mg2＋）：c（Ca2＋）=Ksp(MgF2)：Ksp(CaF2)=7.35×10－11：1.05×10－10=0.7，若所得滤液中c（Ca2＋）=1.0×10－5 mol·L－1，则滤液中c（Mg2＋）=7.0×10－6mol·L－1，故答案为：7.0×10－6 mol·L－1。