Question

【題目】鈷被譽為戰略物資，有出色的性能和廣泛的應用．以水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、A12O3、MnO等)制取鈷產品的工藝流程如下：

已知：

①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、A13+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示：

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

回答下列問題：

(1)寫出浸出過程、Co2O3發生反應的離子方程式：_________________________。

(2)寫出NaC1O3發生反應的主要離子方程式：______________________________；

(3)“加Na2CO3調pH至5.2”，過濾所得到的沉淀成分為____________________________。

(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖。向“濾液”中加入萃取劑的目的是_________________；萃取劑使用的最佳pH范圍是__________(填代號)。

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

(5)“沉鈷”時生成CoCO3的離子方程式為__________________________________。

(6)在空氣中焙燒CoCO3生成CoxOy和CO2，測得充分煅燒后固體質量為4.82g，CO2的體積為1.344L(標準狀況)，則CoxOy的化學式為___________________。

Answer 1

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

【解析】

含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3調pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2，向該溶液中加入萃取劑分離出Mn2+，然后加入NH4HCO3溶液得到CoCO3沉淀。

(1)水鈷礦進行預處理時，Na2SO3是還原劑，還原Co3+；

(2)NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+；

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

(4)根據不同的pH對金屬陽離子Mn2+、Co2+的萃取率的不同選擇；

(5)利用復分解反應得到反應的方程式；

(6)計算二氧化碳物質的量，根據CoCO3的化學式可以確定Co原子數目，再根據CoxOy的質量確定O原子物質的量，計算Co、O原子數目之比確定化學式。

(1)水鈷礦用HCl、Na2SO3進行預處理時，Na2SO3是還原劑，還原Co3+為Co2+，反應的離子方程式為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，其反應的離子方程式為：ClO3-＋6Fe2＋+6H+=Cl-+6Fe3＋+3H2O；

(3)加Na2CO3調pH至5.2時，Al3+能與CO32-發生雙水解生成Al(OH)3沉淀和CO2氣體；Fe3+能與CO32-離子發生雙水解生成Fe(OH)3沉淀和CO2氣體，所以沉淀成分為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)Al3+、Fe3+形成Fe(OH)3、Al Fe(OH)3沉淀析出，根據流程圖可知，此時溶液中存在Mn2+、Co2+離子，加入萃取劑調節溶液的pH至3.0～3.5時就可以將Mn2+萃取出來，剩余的溶液中含有Co2+離子；

(5)向含有Co2+的溶液中加入NH4HCO3，發生復分解反應，得到CoCO3沉淀，反應的離子方程式為Co2++2HCO3-=CoCO3↓+H2O+CO2↑；

(6) 在空氣中焙燒CoCO3生成CoxOy和CO2，產生CO2的物質的量為n(CO2)=1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，由Co、C原子比例關系，可知Co原子物質的量為0.06mol，則CoxOy中O原子物質的量為n(O)==0.08mol，故CoxOy中Co、O原子數目之比=0.06mol：0.08mol=3：4，則CoxOy的化學式為Co3O4。