Question

【題目】草酸鈷(CoOC2O3)用途廣泛，一種利用水鈷礦[主要成分為Co2O3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、MnO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O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+、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：

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

（1）浸出過程中加入Na2SO3的作用是將__________還原（填離子符號），該步反應的離子方程式為_________。

（2）NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+ ，氯元素被還原為最低價。該反應的離子方程式為_______________。

（3）加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+轉化成氫氧化物沉淀的原因是（用離子方程式表示，寫出其中一個即可）_____________。

（4）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如右圖所示。使用萃取劑適宜的pH=________（填序號）左右。

A．2.0 B．3.0 C．4.0

（5）濾液I“除鈣，鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉化為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c(Mg2+)/c(Ca2+)=_____。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Co3+ SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+或SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+ ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑或2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑ B 0.7

【解析】含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3調pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，向溶液中加入NaF溶液，除去鈣鎂離子，然后過濾得到的濾液中II中加入萃取劑，萃取后溶液加入草酸銨，得到草酸鈷。

(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，反應的離子方程式為SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+或SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+，故答案為：Fe3+、Co3+；SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+或SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+；

(2)NaClO3具有氧化性，能將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，自身被還原生成氯離子，同時生成水，離子反應方程式為ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O，故答案為：ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；

(3)Fe3+、Al3+水解導致溶液呈酸性，碳酸根離子和氫離子反應，從而促進水解平衡向右移動，產生氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑或2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑，故答案為：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑或2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；

(4)根據流程圖可知，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，調節溶液pH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉化為Co(OH)2沉淀，故答案為：B；

(5)當加入過量NaF后，所得濾液===0.7，故答案為：0.7。