Question

【題目】某銅鈷礦石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，及一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由該礦石制Co2O3的部分工藝流程如圖：

回答下列問題：

（1）“浸泡”過程中，鈷(III)可轉化為CoSO4，寫出該轉化的相關化學方程式：__。

（2）“除銅”若選用MnS，計算常溫下該“除銅”反應的平衡常數K=__。［保留2位有效數字；已知常溫下Ksp(MnS)=2.5×10–13，Ksp(CuS)=1.3×10–36]

（3）①步驟I中加入NaClO3與Fe2+反應的離子方程式為__。

②常溫下，溶液中金屬離子(Mn+)的pM［pM=–lgc(Mn+)]隨溶液pH變化關系如圖所示，設加入NaClO3后，溶液中的c(Co2+)為0.1molL-1，依據如圖分析，步驟I中加入Na2CO3調整溶液pH范圍為__。［當c(Mn+)≤10–6molL–1，即認為該金屬離子沉淀完全]

（4）步驟II中加入足量NaF的目的是__。

（5）過濾出的CoC2O42H2O固體經洗滌后，證明固體已洗凈的操作為__。

（6）若某工廠用m1kg該銅鈷礦石制備了m2kgCo2O3，假設產率為a，則該礦石中鈷元素的百分含量為__。

Answer 1

【答案】2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O 1.9×1023 ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 3～7.6(或3≤pH<7.6) 形成沉淀，除去溶液中鈣、鎂離子 取少量最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀產生，則證明已洗凈 %

【解析】

銅鈷礦石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，及一定量的Fe2O3、MgO和CaO等，由流程可知，加入過量稀硫酸和Na2SO3，可得Co2＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋，加入的Na2SO3主要是將Co3＋、Fe3＋還原為Co2＋、Fe2＋，加MnS可沉銅，然后加入NaClO3將Fe2＋氧化為Fe3＋，加入Na2CO3調pH，可以使Fe3＋沉淀，過濾后所得濾液主要含有Co2＋、Mg2＋、Ca2＋，再用NaF溶液除去鈣、鎂離子，過濾后，向濾液中加入濃Na2CO3溶液轉為CoCO3固體，溶于鹽酸后加入草酸銨溶液得到草酸鈷晶體，煅燒后制得Co2O3。

（1）“浸泡”過程中，鈷(III)可轉化為CoSO4，該轉化的相關化學方程式：2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O。故答案為：2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O；

（2）“除銅”若選用MnS，發生MnS+Cu2＋CuS+Mn2＋，常溫下該“除銅”反應的平衡常數K==1.9×1023，故答案為：1.9×1023；

（3）①步驟I中加入NaClO3與Fe2+反應，生成Cl-和Fe3+，離子方程式為ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O。故答案為：ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

②設加入NaClO3后，溶液中的c(Co2+)為0.1molL-1，依據如圖分析，pH＞3時Fe3＋完全沉淀，使CO2＋不轉化為沉淀，pH＜7.6即可，步驟I中加入Na2CO3調整溶液pH范圍為3～7.6(或3≤pH<7.6)。［當c(Mn+)≤10–6molL–1，即認為該金屬離子沉淀完全]。故答案為：3～7.6(或3≤pH<7.6)；

（4）步驟II中加入足量NaF的目的是形成沉淀，除去溶液中鈣、鎂離子。故答案為：形成沉淀，除去溶液中鈣、鎂離子；

（5）過濾出的CoC2O42H2O固體經洗滌后，檢驗洗滌液是否含有Cl-，證明固體已洗凈的操作為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀產生，則證明已洗凈。故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀產生，則證明已洗凈；

（6）若某工廠用m1kg該銅鈷礦石制備了m2kg Co2O3，假設產率為a，設該礦石中鈷元素的百分含量為x，由原子守恒可知m1kg×x×a×=m2kg，解得x=%。故答案為：%。