Question

【題目】（15分）草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦［主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等］制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe（OH)3	Fe（OH)2	Co（OH)2	Al（OH)3	Mn（OH)2
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）浸出過程中加入Na2SO3的目的是將_____________還原（填離子符號）。

（2）NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，產物中氯元素處于最低化合價。該反應的離子方程式為____________。

（3）請用平衡移動原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+轉化成氫氧化物沉淀的原因是：________。

（4）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。

濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是_________；使用萃取劑適宜的pH是______。

A．接近2.0 B．接近3.0 C．接近4.0

（5）“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp（MgF2)=7.35×10-11、Ksp（CaF2)=1.05×10-10。當加入過量NaF后，所得濾液c（Mg2+)/ c （Ca2+)=____。

Answer 1

【答案】（15分）

（1）Fe3+、Co3+ （2）ClO3- + 6Fe2+ + 6H+ = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O

（3）R3++3H2OR（OH)3+3H+，加入碳酸鈉后，H+與CO32-反應，使水解平衡右移，從而產生沉淀

（4）除去Mn2+, B （5）0.7

【解析】

試題（1）向水鈷礦［主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等］中加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，根據元素化合價的變化可知，浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Fe3+、Co3+；（2）NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，鐵元素的化合價+2→+3，失去電子，產物中氯元素處于最低化合價，則Cl由+5價→-1價，再根據化合價升降相等和電荷守恒、原子守恒配平，則該反應的離子方程式為ClO3- + 6Fe2+ + 6H+ = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O。（3）R3++3H2OR（OH)3+3H+，加入碳酸鈉后，H+與CO32-反應，使水解平衡右移，從而產生沉淀。（4）根據流程圖可知，此時溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子，由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知調節溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉化為Co（OH)2沉淀，則濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除去溶液中的Mn2+；使用萃取劑適宜的pH是B；（5）KSP（CaF2)= c（Ca2+)×c2（F-)=1.05×10-10; KSP（MgF2)= c（Mg2+) ×c2（F-)=7.35×10-11,所以c（Mg2+)/ c （Ca2+)= KSP（MgF2) ÷KSP（CaF2) = 7.35×10-11÷（1.05×10-10)=0.7。