Question

【題目】氧化鈷（Co2O3）粉體材料在工業、電子、電訊等領域都有著廣闊的應用前景。某銅鈷礦石主要含有CoO(OH) 、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中還含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由該礦石制備Co2O3的部分工藝過程如下：

Ⅰ．將粉碎的礦石用過量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡。

Ⅱ．浸出液除去含銅的化合物后，向溶液中先加入NaClO3溶液，再加入一定濃度的Na2CO3溶液，過濾，分離除去沉淀a [主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]。

Ⅲ．向上述濾液中加入足量NaF溶液，過濾，分離除去沉淀b。

Ⅳ．Ⅲ中濾液加入濃Na2CO3溶液，獲得CoCO3沉淀。

V．將CoCO3溶解在鹽酸中，再加入(NH4)2C2O4溶液，產生 CoC2O4·2H2O沉淀。分離出沉淀，將其在400 ℃～600 ℃煅燒，即得到Co2O3。

請回答：

（1）Ⅰ中，稀硫酸溶解CoCO3的化學方程式是________，加入Na2SO3溶液的主要作用是________。

（2）根據圖1、圖2分析：

①礦石粉末浸泡的適宜條件應是________。

②圖2中銅、鈷浸出率下降的可能原因是________。

（3）Ⅱ中，浸出液中的金屬離子與NaClO3反應的離子方程式：ClO3 + + == Cl + + __________ ，________________

（4）Ⅱ中，檢驗鐵元素完全除去的試劑是________，實驗現象是________。

（5）Ⅱ、Ⅳ中，加入Na2CO3 的作用分別是________、________。

（6）Ⅲ中，沉淀b的成分是MgF2 、________（填化學式）。

（7）Ⅴ中，分離出純凈的CoC2O4·2H2O的操作是________。

Answer 1

【答案】 CoCO3 + H2SO4 == CoSO4 + CO2↑+ H2O 將Co3+還原為Co2+（或作還原劑） 65 ℃~75 ℃、pH 0.5~1.5 pH升高后溶液中c(H+)濃度下降， 使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 ClO3 + 6Fe2+ + 6H+ == Cl + 6Fe3+ + 3H2O KSCN溶液 溶液不變紅色 調節溶液的pH 富集Co2+（生成CoCO3沉淀） 【答題空10】CaF2 過濾、洗滌

【解析】試題分析：Ⅰ．將粉碎的礦石用過量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡，目的是為了把CoO(OH) 、CoCO3、Cu2(OH)2CO3等溶解，以提取目標元素，并把+3價Co還原為+2價，此時Fe2O3、MgO和CaO等也會溶解，鐵由+3價還原為+2價；Ⅱ．浸出液除去含銅的化合物后，向溶液中先加入NaClO3溶液把+2價鐵氧化為+3價，再加入一定濃度的Na2CO3溶液，過濾，分離除去沉淀a [主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]，這一步除去了雜質元素鐵。Ⅲ．向上述濾液中加入足量NaF溶液是為了把鈣離子、鎂離子除去，過濾，分離除去沉淀氟化鈣、氟化鎂，b為氟化鈣和氟化鎂。Ⅳ．Ⅲ中濾液加入濃Na2CO3溶液，獲得CoCO3沉淀。V．將CoCO3溶解在鹽酸中，再加入(NH4)2C2O4溶液，產生 CoC2O4·2H2O沉淀。分離出沉淀，將其在400 ℃～600 ℃煅燒，即得到Co2O3。

（1）Ⅰ中，稀硫酸溶解CoCO3的化學方程式是CoCO3 + H2SO4 == CoSO4 + CO2↑+ H2O，加入Na2SO3溶液的主要作用是將Co3+還原為Co2+（或作還原劑）。

（2）①由圖1、圖2可知，礦石粉末浸泡的適宜條件應是65 ℃~75 ℃、pH 0.5~1.5。

②圖2中銅、鈷浸出率下降的可能原因是pH升高后，溶液中c(H+)濃度下降， 使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降。

（3）Ⅱ中，浸出液中的金屬離子與NaClO3反應的離子方程式為ClO3 + 6Fe2+ + 6H+ == Cl + 6Fe3+ + 3H2O。

（4）Ⅱ中，檢驗鐵元素完全除去的試劑是KSCN溶液，實驗現象是溶液不變紅色。

（5）Ⅱ、Ⅳ中，加入Na2CO3 的作用分別是調節溶液的pH、富集Co2+（生成CoCO3沉淀）。

（6）Ⅲ中，沉淀b的成分是MgF2 、CaF2。

（7）Ⅴ中，分離出純凈的CoC2O4·2H2O的操作是過濾、洗滌。