Question

【題目】草酸鈷可用于制備有機合成中間體。一種以銅鈷礦為原料，生產草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)的工藝流程如圖：

已知：①“浸出”液含有的離子主要有H+、Fe3+、Cu2+、Co2+、SO42-；

②pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同時生成的Fe3+水解形成更多的膠體；

③25℃時，Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。

（1）①生產時為提高銅鈷礦粉浸出率，常采取的措施有___(填字母)。

a.高溫浸出 b.適當延長浸出時間 c.分批加入細菌浸取液并攪拌

②銅鈷礦粉也可采用在90℃、酸性條件下，加入適當還原劑進行浸出。若用Na2SO3為還原劑，浸出鈷的主要化學反應為Co2O3+2H2SO4+Na2SO32CoSO4+2H2O+Na2SO4。除考慮成本因素外，還原劑不選用浸出率更高的NaNO2的原因是___。

（2）“萃取”步驟中萃取除去的主要金屬陽離子是___。

（3）“氧化”過程中，控制70℃、pH=4條件下進行，pH對除鐵率和鈷回收率的影響如圖所示。

①“氧化”過程的離子方程式為___。

②pH為4～5時，鈷的回收率降低的原因是___。

（4）300℃時，在空氣中煅燒CoC2O4·2H2O可制得CO3O4，該反應的化學方程式為___。

Answer 1

【答案】bc 90℃、酸性條件下，還原劑選用NaNO2會產生大量的有毒氣體NO2 Cu2+ 2Fe2++H2O2+2H2O2FeOOH+4H+ pH過高，Fe3+生成氫氧化鐵膠體吸附大量Co2+，導致鈷回收率降低 3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O

【解析】

銅鈷礦粉加入細菌浸取液后，溶液中的離子有H+、Fe3+、Cu2+、Co2+、SO42-，用萃取劑出去Cu2+，加還原劑將Fe3+還原為Fe2+，然后加入H2O2將Fe2+氧化為FeOOH沉淀，除去Fe，最后再用C2O42-將Co2+沉淀下來，得到CoC2O4。

（1）①a.高溫條件下可以加快反應速率，但是細菌在高溫條件下會死亡，故不能用高溫，a錯誤；

b. 適當延長浸出時間可以使反應更充分，提高浸出率，b正確；

c. 分批加入細菌浸取液并攪拌能使反應物混合更均勻，更充分，提高浸出率，c正確；

故選bc。

②NaNO2被氧化后會生成NO2，有毒，造成環境污染，故不能使用NaNO2；

（2）由分析可知，后續的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步驟中除去；

（3）①根據流程的提示，氧化劑為H2O2，氧化后產物為FeOOH，故反應為：2Fe2++H2O2+2H2O2FeOOH+4H+，

②根據提示，pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同時生成的Fe3+水解形成較多的膠體，氧化鐵膠體吸附大量Co2+，導致鈷回收率降低；

（4）根據題意，在空氣中煅燒CoC2O4·2H2O可制得Co3O4，Co、C化合價升高，空氣中的O2參與反應，方程式為：3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O；