Question

【題目】以含鈷廢催化劑（主要成分為Co、Fe、SiO2）為原料，制取氧化鈷的流程如下：

（1）溶解：溶解后過濾，將濾渣洗滌2～3次，濾渣的主要成分是________。（填化學式）

（2）氧化：加熱攪拌條件下加入NaClO3，將Fe2+氧化成Fe3+，其離子方程式是________________。

已知：鐵氰化鉀化學式為K3[Fe(CN)6]；亞鐵氰化鉀化學式為K4[Fe(CN)6]·3H2O。

3Fe2++ 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2↓（藍色沉淀）

4Fe3++ 3[Fe(CN)6 ]4- = Fe4[Fe(CN)6]3↓（藍色沉淀）

確定Fe2+是否氧化完全的方法是__________________________________________。（可供選擇的試劑：鐵氰化鉀溶液、亞鐵氰化鉀溶液、鐵粉、KSCN溶液）

（3）除鐵：加入適量的Na2CO3調節酸度，生成黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，寫出該反應的化學方程式：______________________________________。

（4）沉淀：生成沉淀堿式碳酸鈷[(CoCO3)2·3Co(OH)2]，沉淀需洗滌，洗滌的操作是_______________________。

（5）溶解：CoCl2的溶解度曲線如圖所示。向堿式碳酸鈷中加入足量稀鹽酸，邊加熱邊攪拌至完全溶解后，需趁熱過濾，其原因是___________________________。

（6）三氧化鐵是一種重要的化合物，可以用來腐蝕電路板。常溫下，某腐蝕廢液中含有0.5 molL-1 Fe3+ 和0.26 molL-1 Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)<4×10-5 molL-1時完全沉淀]而Cu2+不沉淀，則需控制溶液 pH的范圍為_________________。 {KspCu(OH)2]=2.6×10-19 ；KspFe(OH)3]=4×10-38}

Answer 1

【答案】 SiO2 6Fe2++6H++C1O3-6Fe3++C1-+3H2O 取氧化后的溶液少許于試管中，滴加幾滴鐵氰化鉀溶液，若無藍色沉淀生成，則Fe2+已全部被氧化 3Fe2(SO4)3+6H2O+6N a2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+ 6CO2↑ 沿玻璃棒向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，靜置使濾液流出。重復操作2~3 次 防止因溫度降低，CoCl2晶體析出 3≤pH＜5

【解析】含鈷廢催化劑加入稀硫酸，發生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，過濾濾渣是不溶的二氧化硅，而濾液是硫酸鈷、硫酸亞鐵與過量的硫酸的混合溶液，向濾液中加氯酸鈉將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入碳酸鈉得到黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，繼續向濾液中加入碳酸鈉，得到堿式碳酸鈷[(CoCO3)23Co(OH)2]，然后用鹽酸溶解堿式碳酸鈷[(CoCO3)23Co(OH)2]，再向所到溶液中加入草酸銨，得到溶解度極小的草酸鈷，最后灼燒生成氧化鈷。

(1)根據上述分析，溶解后過濾，將濾渣洗滌2～3次，濾渣的主要成分是SiO2，故答案為：SiO2；

(2)亞鐵離子被氯酸根離子氧化成鐵離子，1molr的亞鐵離子失去1mol的電子，而1mol的氯酸根離子得到6mol的電子，根據電子得失守恒，可知離子方程式為：6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O，取氧化后的溶液少許于試管中，滴加幾滴鐵氰化鉀溶液，若無藍色沉淀生成，則Fe2+已全部被氧化，故答案為：6Fe2++6H++ClO3-6Fe3++Cl-+3H2O；取氧化后的溶液少許于試管中，滴加幾滴鐵氰化鉀溶液，若無藍色沉淀生成，則Fe2+已全部被氧化；

(3)生成硫酸鐵與碳酸鈉發生雙水解得到黃鈉鐵礬，化學反應方程式為：3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑，故答案為：3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑；

(4)沉淀洗滌的方法是向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，靜置使濾液流出．重復操作2～3次，故答案為：向漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，靜置使濾液流出．重復操作2～3次；

(5)CoCl2的溶解度曲線可知，隨溫度的升高，CoCl2的溶解度增大，所以趁熱過濾，防止溫度降低氯化鈷析出，故答案為：防止因溫度降低，CoCl2晶體析出；

(6)Fe3+完全沉淀時c(OH-)3== (mol/L)3=1×10-33 (mol/L)3，此時c(OH-)=10-11 mol/L，pH=3；Cu2+沉淀時c(OH-)2= (mol/L)2= (mol/L)2=1×10-18 (mol/L)2，c(OH-)=10-9 mol/L，pH=5，所以控制溶液的pH范圍為3≤pH＜5，故答案為：3≤pH＜5；