Question

【題目】廢舊鈷金屬片中的鈷有＋2價和＋3價，還含有錳、鐵、鈣、鎂、鋁等金屬元素及碳粉等，回收鈷的工藝流程如下：

（1）焙燒時為了使廢舊鈷金屬片充分反應，可采取的措施是____________________（任寫一條）。

（2）該流程中浸鈷時，鈷的浸出率最高只能達到70％，后來改進方法，加入使用硫酸進行第一次浸取后，再加入Na2SO3溶液進行第二次浸取，從而使鈷的浸出率達90％以上，寫出第二次浸出鈷時溶液中發生反應的離子方程式：____________________。

（3）凈化溶液的操作中含有多個步驟，先除鐵后除錳。

①除鐵：常溫下，調節溶液pH為1．5～2．0后，加H2O2，反應一段時間，加8％Na2CO3溶液，將溶液的pH調至4．0～5．0。已知Fe（OH）3的溶度積常數為4×10－38，則當溶液的pH調至4．0時，溶液中的c（Fe3＋）＝__________mol·L－1。

②除錳：加入NaClO溶液。寫出該離子方程式：____________________。

③減鈣鎂：加入NH4F溶液，沉淀大部分的鈣、鎂的離子。

試解釋為何草酸銨溶液沉鈷前要減鈣鎂：______________________________。

（4）濾液2的主要成分為____________________（以化學式表示）。

（5）得到的草酸鈷沉淀須洗滌干燥。寫出檢驗沉淀已被洗凈的操作與現象__________。

Answer 1

【答案】將廢舊鈷金屬片粉碎（或其他合理答案均可） Co2O3+ SO32-+4H+ =2Co2++ SO42-+2H2O； 4×10-8 2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O 排除鈣、鎂的離子對CoC2O4的制備的干擾 (NH4)2SO4 取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈

【解析】

)焙燒含有錳、鐵、鈣、鎂、鋁等金屬元素及碳粉的廢舊鈷金屬片，使其金屬變成相應的氧化物，加堿后過濾除去鋁元素，剩余的氧化物加稀硫酸后，鐵、鈣、鎂的金屬氧化物溶解，MnO2不溶于稀酸，所以加NaClO溶液進行除雜，溶液進化后加入草酸銨，使溶液中的鈷離子變成草酸鈷沉淀。以此分析解答。

(1)焙燒時為了使廢舊鈷金屬片充分反應，可采取的措施是將金屬片粉碎，增大接觸面積，使反應充分，故答案：將廢舊鈷金屬片粉碎。

(2)廢舊鈷金屬片中的鈷有＋2價和＋3價，經過煅燒后，＋2價Co變成＋3價，所以Co2O3和Na2SO3在酸性條件下發生氧化還原反應生成CoSO4、Na2SO4和H2O，所以反應的離子方程式為Co2O3+ SO32-+4H+ =2Co2++ SO42-+2H2O，故答案：Co2O3+ SO32-+4H+ =2Co2++ SO42-+2H2O；

(3)①由已知Fe(OH)3的溶度積常數為4×10－38，當溶液的pH調至4.0時，c(OH-)=10-10 mol·L－1，所以c(Fe3＋)＝==4×10-8 mol·L－1，所以答案：4×10-8；

②經過煅燒后，錳生成MnO2,既不溶于堿也不溶于稀酸，所以在酸性條件下, MnO2和NaClO能發生反應，該反應的離子方程式：2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O，故答案：2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O；

③加入NH4F溶液，溶液中的鈣、鎂離子發生反應生成了CaF2、MgF2沉淀,因為Ksp(CoC2O4)=1.710-7, Ksp(CaC2O4)=6.410-9，Ksp(MgC2O4)=510-6，所以沉淀CoC2O4時，鈣、鎂的離子也會有沉淀，干擾CoC2O4的制備，所以在加草酸銨溶液沉鈷前要減鈣鎂，故答案：排除鈣、鎂的離子對CoC2O4的制備的干擾；

(4)減鈣鎂處理后溶液中含有硫酸根離子，加入草酸銨后，溶液中還會有銨根離子，所以濾液2的主要成分為硫酸銨，其化學式表示為：(NH4)2SO4,故答案：(NH4)2SO4；

(5)加入(NH4)2C2O4反應生成CoC2O4，溶液中可能含有SO42-，過濾得到的草酸鈷晶體需要用蒸餾水洗滌，檢驗是否洗滌干凈的方法是：取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈，故答案：取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈。