Question

【题目】钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用．以水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、A12O3、MnO等)制取钴产品的工艺流程如下：

已知：

①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、A13+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Mn(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

回答下列问题：

(1)写出浸出过程、Co2O3发生反应的离子方程式：_________________________。

(2)写出NaC1O3发生反应的主要离子方程式：______________________________；

(3)“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为____________________________。

(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_________________；萃取剂使用的最佳pH范围是__________(填代号)。

A．1.0～1.5 B．2.0～2.5 C．3.0～3.5 D．4.0～4.5

(5)“沉钴”时生成CoCO3的离子方程式为__________________________________。

(6)在空气中焙烧CoCO3生成CoxOy和CO2，测得充分煅烧后固体质量为4.82g，CO2的体积为1.344L(标准状况)，则CoxOy的化学式为___________________。

Answer 1

【答案】Co2O3＋SO32-＋4H＋=2Co2＋＋SO42-＋2H2O ClO3-＋6Fe2＋＋6H＋= Cl－＋6Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 除去滤液中的Mn2＋ C Co2++2HCO3-=CoCO3↓+H2O+CO2↑ Co3O4

【解析】

含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2，向该溶液中加入萃取剂分离出Mn2+，然后加入NH4HCO3溶液得到CoCO3沉淀。

(1)水钴矿进行预处理时，Na2SO3是还原剂，还原Co3+；

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+；

(3) 加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；

(4)根据不同的pH对金属阳离子Mn2+、Co2+的萃取率的不同选择；

(5)利用复分解反应得到反应的方程式；

(6)计算二氧化碳物质的量，根据CoCO3的化学式可以确定Co原子数目，再根据CoxOy的质量确定O原子物质的量，计算Co、O原子数目之比确定化学式。

(1)水钴矿用HCl、Na2SO3进行预处理时，Na2SO3是还原剂，还原Co3+为Co2+，反应的离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，其反应的离子方程式为：ClO3-＋6Fe2＋+6H+=Cl-+6Fe3＋+3H2O；

(3)加Na2CO3调pH至5.2时，Al3+能与CO32-发生双水解生成Al(OH)3沉淀和CO2气体；Fe3+能与CO32-离子发生双水解生成Fe(OH)3沉淀和CO2气体，所以沉淀成分为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)Al3+、Fe3+形成Fe(OH)3、Al Fe(OH)3沉淀析出，根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+离子，加入萃取剂调节溶液的pH至3.0～3.5时就可以将Mn2+萃取出来，剩余的溶液中含有Co2+离子；

(5)向含有Co2+的溶液中加入NH4HCO3，发生复分解反应，得到CoCO3沉淀，反应的离子方程式为Co2++2HCO3-=CoCO3↓+H2O+CO2↑；

(6) 在空气中焙烧CoCO3生成CoxOy和CO2，产生CO2的物质的量为n(CO2)=1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，由Co、C原子比例关系，可知Co原子物质的量为0.06mol，则CoxOy中O原子物质的量为n(O)==0.08mol，故CoxOy中Co、O原子数目之比=0.06mol：0.08mol=3：4，则CoxOy的化学式为Co3O4。