Question

【題目】草酸鈷可用于指示劑和催化劑的制備。用含鈷廢料（主要成分為Co,含有一定量的NiO、Al2O3、Fe、SiO2等）制備草酸鈷晶體（CoC2O4·2H2O）的流程如下:

已知:①草酸鈷晶體難溶于水:②RH為有機物（難電離）。

回答下列問題:

（1）酸浸時鈷溶解反應的化學方程式為_______，浸出液中加入H2O2后發生反應的離子方程式為______。

（2）加入氧化鈷的目的是_______，濾渣的II主要成分是_______。

（3）操作①為____________（填操作名稱）。

（4）已知:NH3·H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5;

H2C2O4H ++HC2O 4- Ka1=5.4×10-2

HC2O4-H ++C2O42- Ka2=5.4×10-5

該流程中所用（NH4）2C2O4溶液的pH_________（填“>”“<"或"一"）7.

（5）鈷的含氧酸鹽受熱分解最終產物多為氧化物，已知18.3g CoC2O4·2H2O熱分解質量變化過程如圖所示（其中600 °C以前是隔絕空氣加熱，6000 °C以后是在空氣中加熱），A、B、C均為純凈物。

①A點對應物質的化學式為________________

②B →C反應的化學方程式為____________________。

Answer 1

【答案】Co + H2SO4 = CoSO4 +H2↑ 2Fe2+ + 2H+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2H2O 調節溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+ Fe(OH)3、Al(OH)3 萃取分液 ＜ CoC2O4 6CoO + O2 2Co3O4

【解析】

含鈷廢料(主要成分為Co，含有一定量的NiO、Al2O3、Fe、SiO2等)與硫酸反應生成硫酸鈷、硫酸亞鐵、硫酸鋁和硫酸鎳，二氧化硅不反應，過濾，濾渣為二氧化硅，濾液先加入雙氧水氧化亞鐵離子變為鐵離子，加入氧化鈷調節溶液的pH值，沉淀鐵離子和鋁離子，過濾，向濾液中加入RH和有機溶劑，萃取分液除掉Ni2+，向水層中加入草酸銨得到草酸鈷晶體。

⑴酸浸時鈷溶解是鈷和硫酸反應生成硫酸鈷和氫氣，反應的化學方程式為Co + H2SO4 = CoSO4 +H2↑，浸出液中加入H2O2主要是亞鐵離子被H2O2氧化變為鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2+ + 2H+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2H2O；故答案為：Co + H2SO4 = CoSO4 +H2↑；2Fe2+ + 2H+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2H2O。

⑵加入氧化鈷，發生CoO + 2H+ = Co2+ + H2O，調節溶液的pH，使Fe3+和Al3+轉化為沉淀，根據前后聯系得出濾渣的II主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；故答案為：調節溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+；Fe(OH)3、Al(OH)3。

⑶根據有機層與水層得出操作①為萃取分液；故答案為：萃取分液。

⑷該流程中所用(NH4)2C2O4溶液，銨根水解顯酸性，草酸根水解顯堿性，誰的水解程度越大顯誰的性質，NH4+的，C2O42的，則NH4+的水解程度大于C2O42的水解程度，溶液顯酸性，因此pH＜7；故答案為：＜。

⑸18.3g CoC2O4·2H2O物質的量為0.1mol，加熱時先失去結晶水，若全部轉化為CoC2O4，則固體質量為14.7g，故A為CoC2O4，繼續加熱，如果完全反應，可得到0.1molCoO(質量為7.5g)，故B點為CoO，600 °C以后是在空氣中加熱，由固體質量增加可知，有空氣中的成分進入固體，則CoO與空氣中氧氣反應，8.03g固體中Co的物質的量為0.1mol，質量為5.9g，所以氧的質量為2.13g，則氧的物質的量為0.133mol，由兩者的物質的量之比可得C為Co3O4，B到C的反應方程式為6CoO + O2 2Co3O4；故答案為：CoC2O4；6CoO + O2 2Co3O4。