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Co2O3），含少量Fe2O3、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等）制取草酸鈷(CoC2O3)的工藝流程如下：

已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等。

②部分陽離子一氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀時的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③Kap(MgF2)=7.35×10-11，Kap(CaF2)=1.05×10-10

回答下列問題：

(1)焙燒的目的是_________；浸鈷過程中Co3+轉化為Co2+，反應的離子方程式為_____________。

(2)加入H2O2的目的是__________，加入Na2CO3溶液，調pH至5.2，濾渣Ⅰ主要成分為__________。

(3)加入過量NaF溶液，可將Ca2+、Mg2+除去，若所得濾液中c(Ca2+)=1.0×10-5mol·L-1，則濾液中c(Mg2+)為_______________。

(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如下圖所示。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是_________；萃取時，溶液的pH需要控制在一定范圍內才比較適宜，其pH范圍約為__________。

(5)已知含鈷廢料中含Co2O3質量分數為a%，若取mg該含鈷廢料按照上述流程，理論上最多能制得CoC2O4的質量為__________g（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 除去碳和有機物 2Co3++SO32-+ H2O= 2Co2++SO42-+2H+ 將 Fe2+氧化為 Fe3+ Al(OH)3、Fe(OH)3 7.0×10-6 mol ·L-1 除去Mn2+ 3.0～3.5 147ma%/83 或 1.77×10-2ma

【解析】本題考查化學工藝流程，從化學反應原理入手，（1）根據含有物質，焙燒的目的是除去C和有機物；根據浸鈷步驟，得出反應是Co3＋＋SO32－→Co2＋＋SO42－，根據化合價的升降進行配平，得出2Co3＋＋SO32－→2Co2＋＋SO42－，利用原子守恒和電荷守恒，離子反應方程式為：2Co3＋+SO32－+ H2O= 2Co2＋+SO42－+2H＋；（3）過氧化氫具有氧化性，以及浸出液中所含離子，因此過氧化氫的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋；加入Na2CO3調節pH到5.2，根據完全沉淀時溶液的pH，推出濾渣1成分是Fe(OH)3和Al(OH)3；（3）溶液中有F－，因此有c(Ca2＋)/c(Mg2＋)=c(Ca2＋)×c2(F－)/[c2(F－)×c(Mg2＋)]=Ksp(CaF2)/Ksp(MgF2)，解得c(Mg2＋)=7×10－6mol·L－1；（4）根據流程圖，加入萃取劑的目的是除去Mn2＋；應選擇浸取率最高的，因此因此pH的范圍是3.0～3.5；（5）根據鈷元素守恒，因此m(CoC2O4)=ma%×2×147/162g。