Question

10．某化工廠利用氧化鈷礦石制取CoC₂O₄（草酸鈷）的工藝流程如下：（已知：黃鈉鐵礬不溶于水，可溶于酸）
（1）步驟①中研究礦石粒度對鈷浸出率的影響如表．從表中分析選擇礦石粒度為-200目．

序號	礦石粒度/目	鈷浸出率/%
1	-60	9.8
2	-120	25.5
3	-200	41.18

（2）步驟①需要用到的玻璃儀器，除燒杯外還有漏斗、玻璃棒．
（3）Ⅰ．步驟②中NaClO₃將Fe²⁺氧化成Fe³⁺的離子方程式并標出電子轉移方向和數目．
Ⅱ．探究溫度對步驟②中NaClO₃將Fe²⁺氧化成Fe³⁺的影響，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，測定c（Fe²⁺）的變化，結果如圖，請從圖中分析最合適的溫度下，在0s 至120s內的平均反應速率v（Fe²⁺）=0.25 mol•L^-1•min^-1．

（4）請寫出步驟 ③中除去鎂離子的離子反應方程式Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓．
（5）若要檢驗黃鈉鐵礬[Na₂ Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂]中含有的金屬元素，請簡述實驗方案：取黃鈉鐵礬用鹽酸溶液溶解，分成兩份，一份做火焰色反應，火焰為黃色證明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色，證明有Fe³⁺存在．
（6）從綠色化學角度分析，母液中可循環利用的物質為硫酸（填寫名稱）．

Answer 1

分析 氧化鈷礦石制取CoC₂O₄（草酸鈷），含有Co³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺，黃鈉鐵礬不溶于水，可溶于酸，加入硫酸酸浸過濾得到濾液Ⅰ加入NaClO₃溶液調節溶液PH除去Fe³⁺生成氫氧化鐵沉淀除去，過濾得到濾液Ⅱ，加入NaF除去Mg²⁺、Ca²⁺離子，過濾得到濾液Ⅲ，加入萃取劑除去Ni²⁺，得到濾液Ⅳ中加入草酸溶液沉淀鈷離子過濾得到草酸鈷，
（1）礦石粒度對鈷浸出率的影響可知，選擇礦石粒度應使浸出率最高；
（2）步驟①是過濾裝置，據此分析需要用到的玻璃儀器；
（3）NaClO₃將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，酸溶液中氯酸根離子被還原為氯離子，結合離子電荷守恒，原子守恒、電子守恒配平書寫化學方程式，標注電子轉移；
（4）步驟 ③中除去鎂離子的反應是氟離子和鎂離子結合生成氟化鎂沉淀；
（5）取黃鈉鐵礬用鹽酸溶液溶解，分成兩份，一份用焰色反應檢驗鈉元素的存在，另一份檢驗鐵離子的存在；
（6）母液中硫酸鈷和草酸反應生成草酸鈷沉淀和硫酸，參與反應最后又生成的物質可以循環使用．

解答 解：氧化鈷礦石制取CoC₂O₄（草酸鈷），含有Co³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺，黃鈉鐵礬不溶于水，可溶于酸，加入硫酸酸浸過濾得到濾液Ⅰ加入NaClO₃溶液調節溶液PH除去Fe³⁺生成氫氧化鐵沉淀除去，過濾得到濾液Ⅱ，加入NaF除去Mg²⁺、Ca²⁺離子，過濾得到濾液Ⅲ，加入萃取劑除去Ni²⁺，得到濾液Ⅳ中加入草酸溶液沉淀鈷離子過濾得到草酸鈷，
（1）礦石粒度對鈷浸出率的影響可知，選擇礦石粒度應使浸出率最高，礦石粒度為-200目，鈷浸出率41.18%，浸出率最高，
故答案為：-200；
（2）步驟①是過濾裝置，據此分析需要用到的玻璃儀器，用到的玻璃儀器，除燒杯外還有漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗、玻璃棒；
（3）NaClO₃將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，酸溶液中氯酸根離子被還原為氯離子，結合離子電荷守恒，原子守恒、電子守恒配平書寫化學方程式，標注電子轉移，得到的離子方程式為：，
故答案為：；
（4）步驟 ③中除去鎂離子的反應是氟離子和鎂離子結合生成氟化鎂沉淀，反應的離子方程式為：Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓，
故答案為：Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓；
（5）取黃鈉鐵礬用鹽酸溶液溶解，分成兩份，一份用焰色反應檢 驗鈉元素的存在，另一份檢驗鐵離子的存在，實驗設計為：取黃鈉鐵礬用鹽酸溶液溶解，分成兩份，一份做火焰色反應，火焰為黃色證明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色，證明有Fe³⁺存在，
故答案為：取黃鈉鐵礬用鹽酸溶液溶解，分成兩份，一份做火焰色反應，火焰為黃色證明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色，證明有Fe³⁺存在；
（6）母液中硫酸鈷和草酸反應生成草酸鈷沉淀和硫酸，參與反應最后又生成的物質可以循環使用，硫酸可以循環使用，
故答案為：硫酸．

點評 本題考查了物質分離提純，物質性質和實驗分離方法、流程的分析應用，主要是物質性質的理解應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．