Question

【題目】無機研究開創絕不無“鈷”的時代，例如：CoCl2·6H2O是一種飼料營養強化劑、草酸鈷可用于指示劑和催化劑。其中草酸鈷的制備可用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下圖所示：

已知：

①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②酸性條件下，ClO3－不會氧化Co2+，ClO3－轉化為Cl－；

(1)浸出過程中加入Na2SO3的主要離子方程式為____________________。

(2)加入 NaClO3發生可以將溶液中Fe2+氧化，進而調節pH除去，但不能向“浸出液”中加過量 NaClO3的主要原因是：__________________。

(3)若“濾液Ⅰ”中c(Ca2+)=1.0×10－3mol·L－1，當除鈣率達到99%時，溶液中c(F－)=___________mol/L。[已知Ksp(CaF2)=4.0×10－11]

(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖1所示，萃取劑的選擇的標準是___________；其使用的適宜pH范圍是___________(填字母代號)。

A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5

(5)CoC2O4·2H2O熱分解質量變化過程如圖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；用化學方程式表示從A點到B點的物質轉化___________。C點所示產物的化學式是___________。(Co的相對原子質量是59)

Answer 1

【答案】Co2O3+4H＋+SO32－== 2Co2++SO42－+2H2O 過量的ClO3－在酸性條件下會與Cl－反應生成氯氣。既增加試劑使用，又產生污染。 2.0×10-3mol·L-1 不與水互溶，不與水、Co2+反應，相同條件下雜質離子在萃取劑中溶解度大而Co2+在萃取劑中溶解度小。 b CoC2O4=350℃=Co+2CO2 Co2O3

【解析】

(3) 利用Ksp計算即可；

(4) 從選取萃取劑的標準考慮；

(1) 水鈷礦主要成分為Co2O3，而浸出液中的是Co2+，鈷的化合價降低為氧化劑，而Na2SO3為還原劑，Na2SO3主要與Co3+反應，本題要求寫出主要反應并不需要寫Na2SO3與Fe3+的反應，答案為Co2O3+4H＋+SO32－== 2Co2++SO42－+2H2O；

(2) ClO3－過量使用會帶來新的雜質，才會和氯離子發生反應生成氯氣，答案過量的ClO3－在酸性條件下會與Cl－反應生成氯氣。既增加試劑使用，又產生污染；

(3) c(Ca2+)=1.0×10－3mol·L－1，當除鈣率達到99%時，則剩余c(Ca2+)=1.0×10－5mol·L－1，根據，則，答案為2.0×10-3mol/L；

(4) 按照萃取劑的選擇標準，它不能和原溶劑發生反應，不會和溶質發生反應，而且溶質在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度；該過程中萃取劑的作用是將Fe2+、Mn2+、Al3+除去，而不去除Co2+，根據圖像可知適宜的pH，答案為不與水互溶，不與水、Co2+反應，相同條件下雜質離子在萃取劑中溶解度大而Co2+在萃取劑中溶解度小；b；

(5)18.30g的CoC2O4·2H2O，為0.1mol,A到B的過程質量減少3.6g,為0.2molH2O,A為CoC2O4，B到C的過程中，質量減少8.8g,只能為0.2molCO2的質量，B處的為Co單質，可以寫出反應方程式，B到C在空氣中加熱，生成Co的氧化物，0.1mol的Co質量為5.9g，剩余2.4g為O的質量，0.15mol，則產物為Co2O3。答案為CoC2O4 Co+2CO2，Co2O3。