Question

【题目】氧化钴（Co2O3）粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。某铜钴矿石主要含有CoO(OH) 、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由该矿石制备Co2O3的部分工艺过程如下：

Ⅰ．将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡。

Ⅱ．浸出液除去含铜的化合物后，向溶液中先加入NaClO3溶液，再加入一定浓度的Na2CO3溶液，过滤，分离除去沉淀a [主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]。

Ⅲ．向上述滤液中加入足量NaF溶液，过滤，分离除去沉淀b。

Ⅳ．Ⅲ中滤液加入浓Na2CO3溶液，获得CoCO3沉淀。

V．将CoCO3溶解在盐酸中，再加入(NH4)2C2O4溶液，产生 CoC2O4·2H2O沉淀。分离出沉淀，将其在400 ℃～600 ℃煅烧，即得到Co2O3。

请回答：

（1）Ⅰ中，稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是________，加入Na2SO3溶液的主要作用是________。

（2）根据图1、图2分析：

①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________。

②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是________。

（3）Ⅱ中，浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式：ClO3 + + == Cl + + __________ ，________________

（4）Ⅱ中，检验铁元素完全除去的试剂是________，实验现象是________。

（5）Ⅱ、Ⅳ中，加入Na2CO3 的作用分别是________、________。

（6）Ⅲ中，沉淀b的成分是MgF2 、________（填化学式）。

（7）Ⅴ中，分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是________。

Answer 1

【答案】 CoCO3 + H2SO4 == CoSO4 + CO2↑+ H2O 将Co3+还原为Co2+（或作还原剂） 65 ℃~75 ℃、pH 0.5~1.5 pH升高后溶液中c(H+)浓度下降， 使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 ClO3 + 6Fe2+ + 6H+ == Cl + 6Fe3+ + 3H2O KSCN溶液 溶液不变红色 调节溶液的pH 富集Co2+（生成CoCO3沉淀） 【答题空10】CaF2 过滤、洗涤

【解析】试题分析：Ⅰ．将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡，目的是为了把CoO(OH) 、CoCO3、Cu2(OH)2CO3等溶解，以提取目标元素，并把+3价Co还原为+2价，此时Fe2O3、MgO和CaO等也会溶解，铁由+3价还原为+2价；Ⅱ．浸出液除去含铜的化合物后，向溶液中先加入NaClO3溶液把+2价铁氧化为+3价，再加入一定浓度的Na2CO3溶液，过滤，分离除去沉淀a [主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]，这一步除去了杂质元素铁。Ⅲ．向上述滤液中加入足量NaF溶液是为了把钙离子、镁离子除去，过滤，分离除去沉淀氟化钙、氟化镁，b为氟化钙和氟化镁。Ⅳ．Ⅲ中滤液加入浓Na2CO3溶液，获得CoCO3沉淀。V．将CoCO3溶解在盐酸中，再加入(NH4)2C2O4溶液，产生 CoC2O4·2H2O沉淀。分离出沉淀，将其在400 ℃～600 ℃煅烧，即得到Co2O3。

（1）Ⅰ中，稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是CoCO3 + H2SO4 == CoSO4 + CO2↑+ H2O，加入Na2SO3溶液的主要作用是将Co3+还原为Co2+（或作还原剂）。

（2）①由图1、图2可知，矿石粉末浸泡的适宜条件应是65 ℃~75 ℃、pH 0.5~1.5。

②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是pH升高后，溶液中c(H+)浓度下降， 使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降。

（3）Ⅱ中，浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式为ClO3 + 6Fe2+ + 6H+ == Cl + 6Fe3+ + 3H2O。

（4）Ⅱ中，检验铁元素完全除去的试剂是KSCN溶液，实验现象是溶液不变红色。

（5）Ⅱ、Ⅳ中，加入Na2CO3 的作用分别是调节溶液的pH、富集Co2+（生成CoCO3沉淀）。

（6）Ⅲ中，沉淀b的成分是MgF2 、CaF2。

（7）Ⅴ中，分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是过滤、洗涤。