Question

【題目】工業(yè)上從鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]中回收鈷的兩種方法如下：

已知：

①Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44，Ksp[Co(OH)2]=6.3×10-15，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。

②堿性條件下，Fe(OH)3不與亞硫酸鈉反應(yīng)；Fe3++NH3→不發(fā)生類似Co2+、Co3+的配位化學(xué)反應(yīng)。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)方法1“氨浸”時(shí)用的氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為a，密度為ρg·cm-3，該氨水的物質(zhì)的量濃度為_____mol·L-1，“氨浸”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。

(2)方法1“氨浸”時(shí)，未加Na2SO3溶液和加入Na2SO3溶液時(shí)的鈷浸出率如圖1所示。請(qǐng)解釋兩種情況下鈷浸出率不同的原因：______。

(3)方法1中，浸出溫度對(duì)鈷浸出率的影響如圖2所示，工業(yè)上選擇50℃而不是更高溫度的可能的原因是_____。

(4)方法2中，為提高酸溶速率，可采取的措施是______(寫(xiě)出一條即可)。

(5)對(duì)比方法1和方法2，從物質(zhì)分離的角度分析方法1的優(yōu)點(diǎn)是_____。

Answer 1

【答案】 2Co(OH)3+8NH3+ SO+4NH=2[Co(NH3)6]2++SO+5H2O Co(OH)3的Ksp太小，難以浸出，而Co(OH)2的Ksp較大，加入Na2SO3把三價(jià)鈷還原成二價(jià)鈷，有利于鈷的浸出 50℃以上，鈷的浸出率隨溫度的升高變化不大，且溫度升高，促進(jìn)氨逸出且能耗增大； 將鈷渣粉碎，增大接觸面積、升高溫度、加強(qiáng)攪拌等 與方法2相比，方法1中Fe(OH)3不溶于氨水，減少了后續(xù)分離Fe3+的操作

【解析】

方法1：根據(jù)已知②，將鈷渣用氨水和硫酸銨溶液、亞硫酸鈉溶液“氨浸”，Fe（OH）3不溶，Co(OH)3浸取后得到含[Co(NH3)6]2+的溶液，過(guò)濾將Fe(OH)3分離；

方法2：加入硫酸浸取，得到含Co3+、Fe3+的溶液，再加入適量的Na2SO3將Co3+、Fe3+還原成Co2+、Fe2+，然后經(jīng)過(guò)系列操作除去其中的鐵元素，得到含Co2+的濾液。

(1)氨水中的溶質(zhì)為NH3，已知氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為a，密度為ρg·cm-3，則其物質(zhì)的量濃度c=mol/L；“氨浸”過(guò)程中的反應(yīng)物有Co(OH)3、NH3、(NH4)SO4、Na2SO3，反應(yīng)過(guò)程中SO將Co(OH)3還原為[Co(NH3)6]2+，則被還原成，根據(jù)電子守恒、原子守恒和電荷守恒可得離子方程式為2Co(OH)3+8NH3+ SO+4NH=2[Co(NH3)6]2++SO+5H2O；

(2)據(jù)圖可知加入Na2SO3比未加Na2SO3時(shí)鈷的浸出率要高，這是因?yàn)椋?/span>Na2SO3具有還原性，可以將+3價(jià)的Co元素還原為+2價(jià)，再結(jié)合題目信息可知Co(OH)2的Ksp比Co(OH)3大的多，所以浸出率不同的原因是：Co(OH)3的Ksp太小，難以浸出，而Co(OH)2的Ksp較大，加入Na2SO3把三價(jià)鈷還原成二價(jià)鈷，有利于鈷的浸出；

(3)據(jù)圖可知，50℃時(shí)，鈷的浸出率達(dá)到了95%左右，已經(jīng)很高，溫度升高，浸出速率可能會(huì)更快，但是鈷的浸出率變化不大，反而會(huì)使更多的氨氣揮發(fā)，且能耗增大；

(4)鈷渣是固體，所以將其粉碎，增大接觸面積，或者升高溫度、加強(qiáng)攪拌等都可以增大酸溶速率；

(5)根據(jù)分析可知，與方法2相比，方法1中Fe(OH)3不溶于氨水，減少了后續(xù)分離Fe3+的操作，縮短流程、減少步驟，降低了生產(chǎn)成本。