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，洗液與濾液合并，其目的是_________________，所得濾渣的主要成分是_________（寫化學式）。

（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_________________。

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)23Co(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）灼燒：準確稱取所得CoC2O41.470g，在空氣中充分灼燒得0.830g氧化鈷，寫出氧化鈷的化學式_________。

Answer 1

【答案】提高鈷等元素的利用率 SiO2 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； 3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑ 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 Co2O3

【解析】

由流程圖可知，向含鈷廢催化劑中加入稀硫酸，鈷和鐵與硫酸反應，反應的化學方程式為Co+H2SO4=CoSO4+H2↑、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，二氧化硅與稀硫酸不反應，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；向濾液中加入氯酸鈉，氯酸鈉具有氧化性，酸性條件下將亞鐵離子氧化成鐵離子；向反應后溶液中加入碳酸鈉，調節溶液pH為2，將溶液中的鐵離子轉化為黃鈉鐵礬[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去；過濾，向濾液中繼續加入碳酸鈉，調節溶液pH為7，得到碳酸鈷沉淀；過濾，用鹽酸溶解碳酸鈷沉淀，再向所得溶液中加入草酸銨，得到草酸鈷沉淀，過濾，灼燒草酸鈷沉淀，草酸鈷沉淀與空氣中氧氣反應生成氧化鈷，據此分析解答。

(1)洗液與濾液合并，提高洗滌和濾液中鈷的利用率，因SiO2不溶于稀硫酸，故濾渣的主要成分是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；

(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↑；

(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；(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；

(6)CoC2O4的質量為1.470g，其我知道可為0.01mol，Co元素質量為0.59g，鈷氧化物質量為0.83g，氧化物中氧元素質量為0.83g-0.59g=0.24g，則氧化物中Co原子與O原子物質的量之比為0.01mol：(0.24/16)≈2：3，故Co氧化物為Co2O3。