Question

【題目】CoCO3主要用作選礦劑、偽裝涂料的顏料等。用鈷礦石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生產CoCO3的流程如下：

下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(“沉淀完全”是指溶液中離子濃度低于1.0×10-5 mol·L-1)

	Al3＋	Fe3＋	Fe2＋	Mn2＋	Co2＋
開始沉淀的pH	4.0	2.7	7.6	7.7	7.6
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.6	9.8	9.2

(1)寫出“浸取”步驟Co2O3·CoO發生反應的離子方程式 ______________________ 。

(2)“浸取”步驟除Co2O3·CoO外，鈷礦石中還能被Na2SO3還原的物質有______ (填化學式)。

(3)加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，NaClO3的用量過多會造成的不良后果是 _________ 。

(4)“沉鈷”步驟向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要55～57 ℃條件下進行，溫度控制在

55～57 ℃的原因為 ________________________________________________________ 。

(5)已知金屬萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。請補充完整由“氧化”后的溶液制備CoCO3的實驗方案：向“氧化”后的溶液中加入_______________________，得較純CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉鈷得CoCO3。(實驗中須使用試劑：Na2CO3溶液、金屬萃取劑、鹽酸)。

Answer 1

【答案】Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋===3Co2＋＋SO42-＋3H2O Fe2O3、MnO2 與Cl－反應生成Cl2污染環境或將Co2＋氧化成Co3＋ 溫度過高NH4HCO3易分解，溫度過低反應速率緩慢 Na2CO3溶液，調節溶液的pH至5.2～7.6，過濾，向濾液中加入鹽酸調pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金屬萃取劑萃取2～3次，靜置后分液

【解析】

由化學工藝流程可知，“浸取”步驟時，Co2O3·CoO、Fe2O3、Al2O3、MnO2與鹽酸和亞硫酸鈉反應，得到含有Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋的溶液，向浸取液中加入NaClO3的目的是氧化Fe2＋，向“氧化”后的溶液中加入Na2CO3溶液，調節溶液的pH至5.2～7.6，使Fe3＋和Al3＋轉化為沉淀除去，過濾，向濾液中加入鹽酸調pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金屬萃取劑萃取2～3次，靜置后分液，除去Mn2＋，得較純CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉鈷得CoCO3。

（1）“浸取”步驟中，酸性條件下Co2O3·CoO與亞硫酸鈉發生氧化還原反應生成硫酸鈷，反應的離子方程式為Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋=3Co2＋＋SO42-＋3H2O，故答案為：Co2O3·CoO＋SO32-＋6H＋=3Co2＋＋SO42-＋3H2O；

（2）“浸取”步驟除Co2O3·CoO外，具有氧化性的Fe2O3和MnO2也能與亞硫酸鈉發生氧化還原反應生成硫酸亞鐵和硫酸錳，故答案為：Fe2O3、MnO2；

（3）加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，若NaClO3的用量過多，會與鹽酸反應生成氯氣污染環境，也可能將Co2＋氧化成Co3＋，故答案為：與Cl－反應生成Cl2污染環境或將Co2＋氧化成Co3＋；

（4）55～57 ℃條件下向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液的目的是沉鈷得CoCO3，若溫度過高，NH4HCO3易分解，溫度過低反應速率緩慢，所以反應時需溫度控制在55～57 ℃，故答案為：溫度過高NH4HCO3易分解，溫度過低反應速率緩慢；

（5）由流程圖可知，“氧化”后的溶液制備CoCO3的實驗方案為，向“氧化”后的溶液中加入Na2CO3溶液，調節溶液的pH至5.2～7.6，使Fe3＋和Al3＋轉化為沉淀除去，過濾，向濾液中加入鹽酸調pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金屬萃取劑萃取2～3次，靜置后分液，除去Mn2＋，得較純CoCl2溶液，加入NH4HCO3溶液沉鈷得CoCO3，故答案為：Na2CO3溶液，調節溶液的pH至5.2～7.6，過濾，向濾液中加入鹽酸調pH至3.5左右(3.0～4.0均可) ，加入金屬萃取劑萃取2～3次，靜置后分液。