Question

【题目】CoCO3可用作选矿剂、催化剂及家装涂料的颜料。以含钴废渣(主要成CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质)为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下：

下表是相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol/L计算)：

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Co2+	7.6	9.4
Al3+	3.0	5.0
Zn2+	5.4	8.0

(1)写出“酸溶”时发生氧化还原反应的化学方程式____________________。

(2)“除铝”过程中需要调节溶液pH的范围为_______________ 。

(3)在实验室里，萃取操作用到的玻璃仪器主要有____；上述“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)+2HX(有机层) ZnX2(有机层)+H2SO4(水层)，由有机层获取ZnSO4溶液的操作是______。

(4)简述洗涤沉淀的操作____________________________________。

(5)在空气中煅烧CoCO3生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为0.672L(标准状况)，则该钴氧化物的化学式为 ____________________。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～5.4 分液漏斗、烧杯 向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分离出水层 向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流完后，重复上述操作2-3次 Co3O4

【解析】

(1)从最终产物看，酸溶时，Co2O3被还原为Co2+，SO2被氧化为SO42-，

“酸溶”时发生氧化还原反应的化学方程式Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O。

答案为：Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O

(2)“除铝”过程中需要调节溶液pH的范围，目的是让Al3+全部转化为沉淀，而Zn2+不生成沉淀，所以pH的范围应为5.0～5.4。答案为：5.0～5.4

(3)在实验室里，萃取操作用到的玻璃仪器主要有分液漏斗、烧杯。

答案为：分液漏斗、烧杯

上述“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)+2HX(有机层) ZnX2(有机层)+H2SO4(水层)，从反应中可以看出，此反应为可逆反应，所以加硫酸可实现让ZnSO4进入水层的目的。从而得出由有机层获取ZnSO4溶液的操作是向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分离出水层。

答案为：向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分离出水层

(4)洗涤沉淀的操作是：向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流完后，重复上述操作2-3次。

答案为：向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流完后，重复上述操作2-3次。

(5)从化学式CoCO3可以看出，n(Co)=n(C)=，

m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g

m(O)=2.41g-1.77g=0.64g

n(O)=

n(Co)：n(O)= 0.03mol：0.04mol=3：4

则该钴氧化物的化学式为Co3O4。

答案为：Co3O4