Question

3．草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料．一种利用含钴废料（主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、MgO、碳及有机物等）制取CoC₂O₄的工艺流程如图：

（1）“550℃焙烧”的目的是除去碳和有机物；
（2）“浸出液”的主要成分是NaAlO₂；
（3）“钴浸出”过程中Co³⁺转化为Co²⁺，反应的离子方程式为2Co³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Co²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（4）“净化除杂1”过程中，先在40～50℃加入H₂O₂，其作用是2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O（用离子方程式表示）；再升温至80～85℃，加入Na₂CO₃溶液，调pH至4.5，“滤渣1”主要成分的是Fe（OH）₃．
（5）“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c（Ca²⁺）=1.0×l0^-5mol/L，则滤液中 c（Mg²⁺）为7.0×10^-6mol/L[已知K_sp（MgF₂）=7.35×10^-11、K_sp（CaF₂）=1.05×10^-10]．
（6）为测定制得样品的纯度，现称取1.00g样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO₄溶液26.00mL，则草酸钴样品的纯度为95.55%．

Answer 1

分析 550℃焙烧含钴废料（主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、MgO、碳及有机物等）除去碳和有机物，加入氢氧化钠溶液，其中Al₂O₃溶解生成NaAlO₂，Co₂O₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、MgO不溶，过滤，则浸出液的主要为NaAlO₂，向过滤得到的固体加入稀硫酸和亚硫酸钠，Na₂SO₃将Co³⁺、Fe³⁺还原为Co²⁺、Fe²⁺，可得CoCl₂、FeCl₂、MgCl₂、CaCl₂，在40～50℃加入H₂O₂，氧化Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再升温至80～85℃，加入Na₂CO₃调pH至4.5，可得到Fe（OH）₃沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl₂、MgCl₂、CaCl₂，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，滤液中主要含有CoCl₂，加入草酸铵溶液得到草酸钴，据此分析解答．

解答 解：（1）“550℃焙烧”可以除去碳和有机物；
故答案为：除去碳和有机物；
（2）加入氢氧化钠溶液，Al₂O₃溶解生成NaAlO₂，所以浸出液的主要成分为NaAlO₂；
故答案为：NaAlO₂；
（3）“钴浸出”过程中Co³⁺转化为Co²⁺，则Na₂SO₃将Co³⁺还原为Co²⁺，自身被还原为硫酸钠，发生的反应为：2Co³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Co²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
故答案为：2Co³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Co²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（4）加入H₂O₂，氧化Fe²⁺氧化为Fe³⁺，反应为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，再升温至80～85℃，加入Na₂CO₃调pH至4.5，可得到Fe（OH）₃沉淀；
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；Fe（OH）₃；
（5）已知K_sp（MgF₂）=7.35×10^-11、K_sp（CaF₂）=1.05×10^-10，若所得滤液中c（Ca²⁺）=1.0×l0^-5mol/L，则c（F^-）²=$\frac{Ksp（Ca{F}_{2}）}{c（C{a}^{2+}）}$，c（Mg²⁺）=$\frac{Ksp（Mg{F}_{2}）}{c（{F}^{-}）^{2}}$=$\frac{Ksp（Mg{F}_{2}）•c（C{a}^{2+}）}{Ksp（Ca{F}_{2}）}$=7.0×10^-6mol/L；
故答案为：7.0×10^-6mol/L；
（6）称取1.00g样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO₄溶液26.00mL，
根据5CoC₂O₄～5（NH₄）₂C₂O₄～2KMnO₄，则样品中m（CoC₂O₄）=$\frac{5}{2}$×26×10^-3L×0.1mol/L×147g/mol=0.9555g，故酸钴样品的纯度为$\frac{0.9555}{1.0}×100%$=95.55%；
故答案为：95.55%．

点评 本题考查物质制备工艺流程、物质的分离提纯、溶度积常数应用等，侧重考查学生分析能力、获取信息能力，难度较大．