Question

【題目】利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸鈷的工藝流程如下：

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：

（1）浸出過程中加入Na2SO3的目的是_____________。

（2）制取NaClO3可以將氯氣通入到熱的濃氫氧化鈉溶液，該反應的離子方程式為__________________ ；實驗需要制取10.65克NaClO3，需要的氯氣由電解食鹽水生成，若不考慮反應過程中的損失，則同時生成的氫氣的體積為_______________ (標準狀況)。

（3）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______(填選項序號)。

A．接近2.0 B．接近3.0 C．接近5.0

（4）“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。

已知K sp(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+)=________________。

（5）工業(yè)上用氨水吸收廢氣中的SO2。已知NH3·H2O的電離平衡常數(shù)K1 =1.8×10-5mol·L-1H2SO4的電離平衡常數(shù)K2=1.2×10-2mol·L-1，K3 =1.3×10-8mol·L-1。在通入廢氣的過程中：

當恰好形成正鹽時，溶液中離子濃度的大小關系為____________________________。

Answer 1

【答案】 將Co3+、Fe3+還原 6.72L 除去Mn2+ B 0.7

【解析】含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，由信息①中浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等，則加入的Na2SO3將Co3＋、Fe3＋還原為Co2＋、Fe2＋。流程最終得到草酸鈷，加入NaClO3將Fe2＋氧化為Fe3＋，加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，可得到Fe(OH)3 、Al(OH)3 沉淀，過濾后濾液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去鈣、鎂，過濾后，向濾液中加入萃取劑，將錳離子萃取，萃取后的溶液中主要含CoCl2，進入草酸銨溶液得到草酸鈷。

（1）浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Co3+、Fe3+還原Fe2＋ 、Co2＋ 。（2）氯氣通入熱的濃氫氧化鈉溶液得到NaClO3，氯化鈉與水，離子方程式為：3Cl2+6OH－ClO3－+5Cl－+3H2O，10.65克NaClO3的物質(zhì)的量為10.65g/106.5g·mol－1=0.1mol，由方程式可知需要氯氣物質(zhì)的量為0.1mol×3=0.3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，需要的氯氣由電解食鹽水生成，電解生成氫氣與氯氣的物質(zhì)的量相等，氫氣體積為0.3mol×22.4L·mol－1=6.72L；（3）濾液中加入萃取劑的作用是除去Mn2+；pH=2與pH=3時Co2＋的萃取率變化不大，但pH=3時Mn的萃取率增大很多，而pH=5時，Co2＋的萃取率比較大，損失嚴重，故pH=3.0時最佳，故選B。（4）由溶度積得：c（Mg2＋）：c（Ca2＋）= =0.7；（5）NH3·H2O的電離平衡常數(shù)K=1.8×10-5mol·L-1，H2SO3的電離平衡常數(shù)K2=1.3×10-8mol·L-1，則SO32－的水解程度大于NH4＋的水解程度，溶液呈堿性，溶液中氫氧根離子源于水的電離、SO32－的水解，溶液中c（OH－）＞c（HSO3－），故溶液中離子濃度大小為：c（NH4＋）＞c（SO32－）＞c（OH－）＞c（HSO3－）＞c（H＋）。