Question

【题目】CoCO3主要用作选矿剂、伪装涂料的颜料等。用钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生产CoCO3的流程如下：

下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0×10-5 mol·L-1)

	Al3＋	Fe3＋	Fe2＋	Mn2＋	Co2＋
开始沉淀的pH	4.0	2.7	7.6	7.7	7.6
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.6	9.8	9.2

(1)写出“浸取”步骤Co2O3·CoO发生反应的离子方程式 ______________________ 。

(2)“浸取”步骤除Co2O3·CoO外，钴矿石中还能被Na2SO3还原的物质有______ (填化学式)。

(3)加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，NaClO3的用量过多会造成的不良后果是 _________ 。

(4)“沉钴”步骤向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要55～57 ℃条件下进行，温度控制在

55～57 ℃的原因为 ________________________________________________________ 。

(5)已知金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。请补充完整由“氧化”后的溶液制备CoCO3的实验方案：向“氧化”后的溶液中加入_______________________，得较纯CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。(实验中须使用试剂：Na2CO3溶液、金属萃取剂、盐酸)。

Answer 1

【答案】Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋===3Co2＋＋SO42-＋3H2O Fe2O3、MnO2 与Cl－反应生成Cl2污染环境或将Co2＋氧化成Co3＋ 温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢 Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，过滤，向滤液中加入盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液

【解析】

由化学工艺流程可知，“浸取”步骤时，Co2O3·CoO、Fe2O3、Al2O3、MnO2与盐酸和亚硫酸钠反应，得到含有Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋的溶液，向浸取液中加入NaClO3的目的是氧化Fe2＋，向“氧化”后的溶液中加入Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，使Fe3＋和Al3＋转化为沉淀除去，过滤，向滤液中加入盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液，除去Mn2＋，得较纯CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。

（1）“浸取”步骤中，酸性条件下Co2O3·CoO与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钴，反应的离子方程式为Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋=3Co2＋＋SO42-＋3H2O，故答案为：Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋=3Co2＋＋SO42-＋3H2O；

（2）“浸取”步骤除Co2O3·CoO外，具有氧化性的Fe2O3和MnO2也能与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸锰，故答案为：Fe2O3、MnO2；

（3）加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，若NaClO3的用量过多，会与盐酸反应生成氯气污染环境，也可能将Co2＋氧化成Co3＋，故答案为：与Cl－反应生成Cl2污染环境或将Co2＋氧化成Co3＋；

（4）55～57 ℃条件下向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液的目的是沉钴得CoCO3，若温度过高，NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢，所以反应时需温度控制在55～57 ℃，故答案为：温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢；

（5）由流程图可知，“氧化”后的溶液制备CoCO3的实验方案为，向“氧化”后的溶液中加入Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，使Fe3＋和Al3＋转化为沉淀除去，过滤，向滤液中加入盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液，除去Mn2＋，得较纯CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3，故答案为：Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，过滤，向滤液中加入盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液。