Question

【題目】鈷的氧化物廣泛應用于磁性材料及超導材料等領域。一種利用含鈷廢料(主要成分Co2O3，含少量Al2O3、MgO、SiO2等)制備Co2O3的工藝流程如下圖所示。

(1)“浸出液”的主要成分是________(寫化學式)。

(2)“酸浸，還原”過程中溶解Co2O3的離子方程式為______________。稀硫酸和Na2SO3也可用鹽酸替代，工業生產中不用鹽酸的理由是_____________。

(3)NaF的作用是____________。

(4)“沉鈷”時生成CoCO3的化學方程式為___________。檢驗CoCO3是否洗滌干凈的操作方法是_______________。

(5)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】NaAlO2、Na2SiO3Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O防止鹽酸被Co203氧化為Cl2，污染環境除去鎂離子CoSO4+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CoCO3↓+H2O+CO2↑取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加鹽酸Co3O4

【解析】

（1）Al2O3為兩性氧化物，既可以與強酸反應也可以與強堿反應，SiO2可以與強堿反應，因此含鈷廢料經堿浸后，氧化鋁與強堿反應生成偏鋁酸鈉，二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉，因此“浸出液”的主要成分是NaAlO2、Na2SiO3；

（2）Co2O3與硫代硫酸根離子在酸性條件下發生氧化還原反應硫酸根離子、二價鈷離子和水，離子方程式為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；鹽酸具有還原性還原產物有氯氣，污染環境，因此工業上不用鹽酸；

（3）氟離子與溶液中的鎂離子結合成沉淀，經過濾除去鎂離子；

（4）除雜后溶液中的主要成分是硫酸鈷，硫酸鈷與加入的碳酸氫氨反應生成硫酸銨、碳酸鈷沉淀、二氧化碳和水，方程式為：CoSO4+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CoCO3↓+H2O+CO2↑；取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加鹽酸，如果沒有氣泡產生，則證明已經洗凈；

（5）CO2的體積為1.344L(標準狀況)的物質的量為1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，由CoCO3的化學式可知n(Co)= n(C)=0.06mol，則m(Co)= n(Co)×M(Co)=0.06mol×59mol/g=3.54g，煅燒后固體中氧元素的物質的量為：n(O)= (4.82g-3.54g)÷16g/mol=0.08mol，則n(Co) ：n(O)=0.06:0.08=3:4，因此灼燒后的化學式為Co3O4。