Question

【題目】廢舊硬質合金刀具中含碳化鎢(WC)、金屬鈷(Co)及少量雜質鐵，利用電解法回收WC和制備Co2O3的工藝流程簡圖：

已知：在上述流程中，各種金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Co2+
開始沉淀的pH	1.9	7.0	6.5
沉淀完全的pH	3.2	9.0	9.4

回答下列問題：

(1)通入氨氣的目的是調節溶液的pH，除去鐵元素。由表中的數據可知，理論上可選擇的pH的范圍是_______。

(2)已知：Ksp(CoCO3)＝1.4×10－13，Ksp(CoC2O4)＝6.3×10－8。若僅從沉淀轉化角度考慮，在0.01mol/L Na2C2O4溶液中加入CoCO3固體能否轉化為CoC2O4沉淀？通過計算說明：_________。

Answer 1

【答案】3.2≤pH＜6.5 c(Co2＋)＝＝＝4×107 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42)＝4×107×0.01＝4×109＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×108，故不能轉化為CoC2O4沉淀

【解析】

電解時陰極得到電子，由于HCl是電解質溶液，所以陰極是氫離子放電生成氫氣，陽極是Fe失去電子生成Fe2＋離子，Co失去電子生成Co2＋，WC在陽極沉淀。溶液中加入雙氧水將Fe2＋離子氧化生成Fe3＋離子，再入氨水控制pH使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀。過濾分離，濾渣為Fe(OH)3，濾液中主要含有CoCl2、NH4Cl，濾液中加入NH4HCO3生成CoCO3沉淀，過濾分離、洗滌后灼燒CoCO3分解生成Co2O3；

(1)通入氨氣的目的是調節溶液的pH，除去鐵元素，使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀；

(2)由Ksp(CoCO3)＝1.4×1013計算CoCO3飽和溶液中c(Co2＋)，再計算濃度積Qc＝c(Co2＋)×c(C2O42)，與Ksp(CoC2O4)比較判斷。

電解時陰極得到電子，由于HCl是電解質溶液，所以陰極是氫離子放電生成氫氣，陽極是Fe失去電子生成Fe2＋離子，Co失去電子生成Co2＋，WC在陽極沉淀。溶液中加入雙氧水將Fe2＋離子氧化生成Fe3＋離子，再入氨水控制pH使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀。過濾分離，濾渣為Fe(OH)3，濾液中主要含有CoCl2、NH4Cl，濾液中加入NH4HCO3生成CoCO3沉淀，過濾分離、洗滌后灼燒CoCO3分解生成Co2O3；

(1)通入氨氣的目的是調節溶液的pH，除去鐵元素，使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀，由表中數據可知應控制：3.2≤pH＜6.5，故答案為：3.2≤pH＜6.5；

(2)CoCO3飽和溶液中c(Co2＋)＝＝＝4×107 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42)＝4×107×0.01＝4×109＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×108，故不能轉化為CoC2O4沉淀，

故答案為：c(Co2＋)＝＝＝4×107 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42)＝4×107×0.01＝4×109＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×108，故不能轉化為CoC2O4沉淀。