Question

【題目】草酸鈷可用于指示劑和催化劑的制備。用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

（1）浸出過(guò)程中加入Na2SO3的目的是_______________。

（2）NaClO3在反應(yīng)中氯元素被還原為最低價(jià)，該反應(yīng)的離子方程式為

____________________________________________________________________________

（3）加Na2CO3能使浸出液中某些金屬離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀。試用離子方程式和必要的文字簡(jiǎn)述其原理：_______________________________________________________

（4）濾液I“除鈣、鎂”是將其轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10，當(dāng)加入過(guò)量NaF后，所得濾液=______。

（5）萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如右圖所示，在濾液II中適宜萃取的pH為_(kāi)__左右。

a．1 b．2 c．3 d．4

（6）已知：NH3·H2ONH4++OH－ Kb=1.8×10－5；

H2C2O4H++HC2O4－ Ka1=5.4×10－2；HC2O4－H++C2O42－ Ka2=5.4×10－5；

則該流程中所用(NH4)2C2O4溶液的pH_____7(填“>”或“<”或“=”)

（7）CoC2O4·2H2O熱分解質(zhì)量變化過(guò)程如右圖所示(其中600℃以前是隔絕空氣加熱，，600℃以后是在空氣中加熱)；A、B、C均為純凈物；C點(diǎn)所示產(chǎn)物的化學(xué)式是__________

Answer 1

【答案】（1）還原Fe3＋、Co3＋為Fe2＋、Co2＋

（2）ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋＝6Fe3＋＋Cl－＋3H2O

（3）加入的碳酸鈉（或CO32－）與H＋反應(yīng)，c(H＋)降低，使Fe3＋和Al3＋（用M3＋代替）的水解平衡M3＋＋3H2OM(OH)3＋3H＋，向右移動(dòng)，而產(chǎn)生氫氧化物沉淀

（4）0.7[Ksp(MgF2)÷Ksp(CaF2)＝7.35×10－11÷1.05×10－10＝0.7]

（5）c

（6）＜）

（7）Co3O4（寫成CoO·Co2O3亦給分，但Co2O3·CoO不給分）

【解析】

試題分析：浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；加入NaClO3可得FeCl3，然后加入Na2CO3調(diào)PH至5.2，可得Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過(guò)濾后所得濾液主要有Co2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋，加入NaF，除去Ca2＋、Mg2＋，再在濾液中加入萃取劑，最后得到CoC2O4；

（1）Na2SO3具有還原性，能將Co3+、Fe3+還原；

（2）氯酸鈉具有氧化性，能將浸出的亞鐵離子氧化成鐵離子，自身被還原為氯離子，同時(shí)生成水，離子方程式為：ClO2-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；

（3）加入的碳酸鈉（或CO32－）與H＋反應(yīng)，c(H＋)降低，使Fe3＋和Al3＋的水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，向右移動(dòng)，而產(chǎn)生氫氧化物沉淀；

（4）當(dāng)加入過(guò)量的氟化鈉后，所得到濾液中鎂離子與鈣離子的比例等于氟化鎂和氟化鈣的溶度積的比值，=7.35×10-11/1.05×10-10=0.7；

（5）由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系圖可知，溶液的pH是3.0時(shí)Mn2+完全萃取；

（6）因NH3·H2O的Kb大于H2C2O4的Ka2，則(NH4)2C2O4溶液中NH4+比C2O42－的水解能力弱，溶液顯酸性。

（7）由題意知，二水合草酸鈷(CoC2O42H2O)的起始質(zhì)量是18.3g，物質(zhì)的量為0.1mol，其中Co元素的質(zhì)量是5.9g，300℃時(shí)該固體分解為Co的氧化物，C點(diǎn)固體質(zhì)量為8.03g，則O元素的質(zhì)量是8.03g-5.9g=2.13g，物質(zhì)的量是2.13g/16gmol-1=0.133125mol，則該固體中Co與O原子的物質(zhì)的量之比是0.1: 0.133125=3:4，C點(diǎn)剩余固體的化學(xué)成分為Co3O4。