Question

【題目】草酸鈷是制作氧化鈷和金屬鈷的原料,一種利用含鈷廢料（主要成分Co2O3），含少量Fe2O3、ZnO、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等）制取草酸鈷（CoC2O3）的工藝流程如下：

已知:ZnO與Al2O3化學性質相似，既能溶于強酸又能溶于強堿。

（1）“550℃焙燒”的目的是__________

（2）“浸出液”的主要成分是_________

（3）“鈷浸出”過程中Co3+轉化為Co2+，反應的離子方程式為___________。

（4）“凈化除雜1”過程中，先在40℃-50℃加入H2O2,其作用是_______(離子方程式表示):再升溫至80-85℃,加入Na2CO3溶液,調pH至4.5以達到凈化除雜的目的。

（5）為測定產品的純度,將1g產品用適當試劑轉化,得到草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液。

已知NH3·H2O的Kb=1.76×10-5；H2C2O4的Ka1=5.9×l0-2,Ka2=6.4×10-5。

①判斷NH4HC2O4溶液呈________(填“酸性”、“堿性”或“中性”)。

②將草酸鈷溶液用過量稀硫酸酸化.用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定,達到滴定終點時,共用去KMnO4溶液20.00mL,則草酸鈷樣品的純度為____%。

Answer 1

【答案】 除去碳和有機物 NaAlO2 、Na2ZnO2 2 Co3+ + SO32﹣+ H2O = 2 Co2+ + SO42﹣+ 2H+ 2 Fe2+ + 2 H+ + H2O2 = 2 Fe3+ + 2 H2O 酸性 73.5%

【解析】550℃焙燒含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、ZnO、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等)除去碳和有機物，加入氫氧化鈉溶液，其中Al2O3溶解生成NaAlO2、Na2ZnO2，Co2O3、Fe2O3、CaO、MgO不溶，過濾，則浸出液的主要為NaAlO2、Na2ZnO2，向過濾得到的固體加入稀硫酸和亞硫酸鈉，Na2SO3將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+，可得CoCl2、FeCl2、MgCl2、CaCl2，在40～50℃加入H2O2，氧化Fe2+氧化為Fe3+，再升溫至80～85℃，加入Na2CO3調pH至4.5，可得到Fe(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去鈣、鎂，過濾后，濾液中主要含有CoCl2，加入草酸銨溶液得到草酸鈷。

(1)“550℃焙燒”可以除去碳和有機物；故答案為：除去碳和有機物；

(2)ZnO與Al2O3化學性質相似，既能溶于強酸又能溶于強堿，加入氫氧化鈉溶液，Al2O3溶解生成NaAlO2，ZnO生成Na2ZnO2，所以浸出液的主要成分為NaAlO2和Na2ZnO2，故答案為：NaAlO2、Na2ZnO2；

(3)“鈷浸出”過程中Co3+轉化為Co2+，則Na2SO3將Co3+還原為Co2+，自身被還原為硫酸鈉，發生的反應為：2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+，故答案為：2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+；

(4)加入H2O2，氧化Fe2+氧化為Fe3+，反應為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；

(5)①NH3·H2O的Kb=1.76×10-5；H2C2O4的Ka1=5.9×l0-2，Ka2=6.4×10-5。NH4HC2O4溶液中HC2O4-的水解平衡常數為Kh==＜Ka2；說明HC2O4-的水解程度小于HC2O4-電離程度，溶液顯酸性，故答案為：酸性；

②稱取1.00g樣品，將其用適當試劑轉化，得到草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液，再用過量稀硫酸酸化，用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定，達到滴定終點時，共用去KMnO4溶液26.00mL，

根據5CoC2O4～5(NH4)2C2O4～2KMnO4，則樣品中m(CoC2O4)=×20×10-3L×0.1mol/L×147g/mol=0.735g，故草酸鈷樣品的純度為×100%=73.5%，故答案為：73.5%。