Question

【題目】草酸鈷是制作氧化鈷和金屬鈷的原料。一種利用含鈷廢料(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等)制取CoC2O4的工藝流程如圖

(1)“550℃焙燒”的目的是___；

(2)“浸出液”的主要成分是___；

(3)“鈷浸出”過程中Co3+轉(zhuǎn)化為Co2+，反應(yīng)的離子方程式為___；

(4)“凈化除雜1”過程中,先在4050℃加入H2O2,其作用是___(用離子方程式表示);再升溫至8085℃,加入Na2CO3溶液，調(diào)pH至4.5，“濾渣1”主要成分的是___.

(5)“凈化除雜2”可將鈣、鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去,若所得濾液中c(Ca2+)=1.0×l05mol/L,則濾液中c(Mg2+)為___[已知Ksp(MgF2)=7.35×1011、Ksp(CaF2)=1.05×1010.]

(6)為測定制得樣品的純度,現(xiàn)稱取1.00g樣品,將其用適當(dāng)試劑轉(zhuǎn)化,得到草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液,再用過量稀硫酸酸化,用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定,達(dá)到滴定終點時,共用去KMnO4溶液26.00mL，則草酸鈷樣品的純度為___.(保留兩位小數(shù))

Answer 1

【答案】除去碳和有機物 NaAlO2 2Co3+++H2O=2Co2+++2H+ 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 7.0×10-6mol/L 95.55%．

【解析】

根據(jù)流程分析可知，利用含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等)制取CoC2O4，需要將碳及有機物在550℃煅燒除去，利用NaOH將Al2O3溶解轉(zhuǎn)化為NaAlO2進(jìn)入浸出液；利用還原劑Na2SO3將Co3+還原為Co2+，同時也會將Fe3+還原為Fe2+；在“凈化除雜1”過程中，需加入氧化劑，同時調(diào)節(jié)pH，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀；然后加入過量的NaF溶液，將Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀除去；最后加入(NH4)2C2O4溶液，將Co2+轉(zhuǎn)化為CoC2O4，據(jù)此分析解答。

(1)碳及有機物具有可燃性，含鈷廢料中的碳及有機物在550℃焙燒時可以生成二氧化碳等被除去，故答案為：除去碳和有機物；

(2)各種氧化物中，只有Al2O3溶于NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O，所以“浸出液”的主要成分是NaAlO2，故答案為：NaAlO2；

(3)“鈷浸出”過程中Co3+轉(zhuǎn)化為Co2+，同時Na2SO3轉(zhuǎn)化為Na2SO4，反應(yīng)的離子方程式為2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+。答案為：2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+；

(4)“凈化除雜1”過程中，需加入氧化劑，同時調(diào)節(jié)pH，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。所以，在40～50℃加入H2O2溶液，其目的是2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；再升溫至80～85℃，加入Na2CO3溶液，調(diào)pH至5，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以“濾渣I”的主要成分是Fe(OH)3。答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；Fe(OH)3；

(5)根據(jù)Ksp(CaF2) =1.05×10-10，若所得濾液中c(Ca2+)=1.0×l0-5mol /L，則c(F-)==mol /L，則c(Mg2+)===7.0×10-6mol/L，故答案為7.0×10-6mol/L；

(6)設(shè)草酸鈷的質(zhì)量為x，根據(jù)方程式：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，草酸根守恒可得：5CoC2O4~5(NH4)2C2O4~5H2C2O4~2MnO4-，則n(CoC2O4)=n(H2C2O4)=×0.1000mol/L×0.026L=0.0065mol，該產(chǎn)品的純度為=95.55%。答案為：95.55%。