Question

【题目】钴是重要的战略金属，钴及其化合物广泛用于航空、航天、电器、机械制造、磁性材料、化学和陶瓷等工业，在国民经济和社会发展中具有特殊意义。水钴矿是钴的重要来源。水钴矿中除SiO2外，还有9.24﹪CoO、2.78﹪Fe2O3、0.96﹪MgO、0.084﹪CaO，从中提取钴的工艺流程如下：

（1）浸出液是多种硫酸盐的混合液，其中的溶质主要有_____________（填化学式）

（2）除铁时，溶液中的铁转化为难溶的Na2Fe6(SO4)4(OH)12,写出该反应的化学方程式_____________

（3）“除钙、镁”的反应原理如下：

MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4 CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4

已知Ksp（CaF2）=1.11×10-10, Ksp（MgF2）=7.40×10-11,加入过量NaF溶液反应完全后过滤，滤液中c(Ca2+)/c(Mg2+)=_________。

（4）“沉淀”表面吸附的杂质离子主要有SO42-、F-、______和______，“操作X”包括_______和_________

（5）二水草酸钴在350℃进行分解时，先脱除结晶水，形成无水草酸钴结晶体。然后分解出二氧化碳，获得金属钴，写出反应方程式：__________________

Answer 1

【答案】 CoSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、CaSO4 3Fe2(SO4)3 + 6H2O + 6Na2CO3 = Na2Fe6(SO4)4(OH2)↓+ 5Na2SO4 + 6CO2↑ 1.5 NH4+ Na+ 洗涤 干燥 CoC2O4·2H2O CoC2O4 + 2H2O；CoC2O4 Co + 2CO2↑

【解析】水钴矿磨矿将矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，加入稀硫酸，矿渣为SiO2，滤液中含有：CoSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、CaSO4，加入碳酸钠，除去Fe2(SO4)3，加入氟化钠，除去钙镁，过滤得主要含CoSO4的溶液，加入草酸铵，通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴。

(1)根据上述分析，浸出液是多种硫酸盐的混合液，其中的溶质主要有CoSO4、Fe2(SO4)3、NgSO4、CaSO4，故答案为：CoSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、CaSO4；

(2)除铁时，在Fe2(SO4)3溶液中加入碳酸钠溶液生成难溶的Na2Fe6(SO4)4(OH)12，反应的化学方程式为3Fe2(SO4)3 + 6H2O + 6Na2CO3 = Na2Fe6(SO4)4(OH2)↓+ 5Na2SO4 + 6CO2↑，故答案为：3Fe2(SO4)3 + 6H2O + 6Na2CO3 = Na2Fe6(SO4)4(OH2)↓+ 5Na2SO4 + 6CO2↑；

(3) ===1.5；故答案为：1.5；

(4)该沉淀中吸附易溶于水的离子，根据流程图知，溶液中含有铵根离子和钠离子，所以沉淀上含有铵根离子和钠离子，得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质， 故答案为：NH4+；Na+；洗涤、干燥；

(5)二水草酸钴在350℃进行分解时，先脱除结晶水，形成无水草酸钴结晶体，反应方程式为CoC2O4·2H2O CoC2O4 + 2H2O。然后CoC2O4分解出二氧化碳和金属钴，反应方程式为CoC2O4 Co + 2CO2↑，故答案为：CoC2O4·2H2O CoC2O4 + 2H2O；CoC2O4 Co + 2CO2↑。