Question

【題目】草酸鈷可用于指示劑和催化劑的制備．用水鈷礦（主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）制取COC2O42H2O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見表：

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

（1）浸出過程中加入Na2SO3的目的是 ．

（2）加Na2CO3能使浸出液中某些金屬離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀．試用離子方程式和必要的文字簡述其原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（3）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如右圖1．萃取劑的作用是 ；其使用的適宜pH范圍是 ．

A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5

（4）濾液I“除鈣、鎂”是將其轉(zhuǎn)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= ．

（5）已知：NH3H2ONH4++OH﹣ Kb=1.8×10﹣5；

H2C2O4H++HC2O4﹣ Ka1=5.4×10﹣2；

HC2O4﹣H+C2O42﹣ Ka2=5.4×10﹣5

則該流程中所用（NH4）2C2O4溶液的pH 7（填“＞”或“＜”或“=”）

（6）CoC2O42H2O熱分解質(zhì)量變化過程如圖2所示（其中600℃以前是隔絕空氣加熱，600℃以后是在空氣中加熱）；A、B、C均為純凈物；C點所示產(chǎn)物的化學式是_____________________

Answer 1

【答案】（1）還原Fe3+、Co3+為Fe2+、Co2+．

（2）加入的碳酸鈉（或CO32﹣）與H+反應，c（H+）降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR（OH）3+3H+，向右移動，而產(chǎn)生氫氧化物沉淀（直接用用雙水解解釋也給分）

（3）除去溶液中的Mn2+；B（1分）（4）0.7（5）＜

（6）Co3O4（或CoOCo2O3）

【解析】

試題分析：（1）亞硫酸鈉具有還原性，能還原氧化性離子Fe3+、Co3+，所以浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Fe3+、Co3+還原，還原為Fe2+、Co2+；

（2）Fe3+、Al3+水解導致溶液呈酸性，水解方程式為R3++3H2OR（OH）3+3H+，：加入的碳酸鈉（或CO32-）與H+反應，c（H+）降低，從而促進水解平衡向右移動，產(chǎn)生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；

（3）根據(jù)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(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co（OH）2沉淀，故選B；

（4）當加入過量NaF后，所得濾液=0.7；

（5）鹽類水解，誰強顯誰性，NH3H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5，HCO4-H++C2O42- K a2=5.4×10-5，所以（NH4）2C2O4溶液中銨根離子水解大于草酸根離子水解，溶液呈酸性，即PH＜7；

（6）由圖可知，C點鈷氧化物質(zhì)量為8.03g，0.1molCo元素質(zhì)量為5.9g，氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g，則氧化物中Co原子與O原子物質(zhì)的量之比為0.1mol：≈3：4，故C的Co氧化物為Co3O4。