Question

【题目】利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如下：

已知①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____________。

（2）制取NaClO3可以将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液，该反应的离子方程式为__________________ ；实验需要制取10.65克NaClO3，需要的氯气由电解食盐水生成，若不考虑反应过程中的损失，则同时生成的氢气的体积为_______________ (标准状况)。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是_________；使用萃取剂适宜的pH是______(填选项序号)。

A．接近2.0 B．接近3.0 C．接近5.0

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。

已知K sp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/ c(Ca2+)=________________。

（5）工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K1 =1.8×10-5mol·L-1H2SO4的电离平衡常数K2=1.2×10-2mol·L-1，K3 =1.3×10-8mol·L-1。在通入废气的过程中：

当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为____________________________。

Answer 1

【答案】 将Co3+、Fe3+还原 6.72L 除去Mn2+ B 0.7

【解析】含钴废料中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，由信息①中浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等，则加入的Na2SO3将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋。流程最终得到草酸钴，加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3 、Al(OH)3 沉淀，过滤后滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，萃取后的溶液中主要含CoCl2，进入草酸铵溶液得到草酸钴。

（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Co3+、Fe3+还原Fe2＋ 、Co2＋ 。（2）氯气通入热的浓氢氧化钠溶液得到NaClO3，氯化钠与水，离子方程式为：3Cl2+6OH－ClO3－+5Cl－+3H2O，10.65克NaClO3的物质的量为10.65g/106.5g·mol－1=0.1mol，由方程式可知需要氯气物质的量为0.1mol×3=0.3mol，根据电子转移守恒可知，需要的氯气由电解食盐水生成，电解生成氢气与氯气的物质的量相等，氢气体积为0.3mol×22.4L·mol－1=6.72L；（3）滤液中加入萃取剂的作用是除去Mn2+；pH=2与pH=3时Co2＋的萃取率变化不大，但pH=3时Mn的萃取率增大很多，而pH=5时，Co2＋的萃取率比较大，损失严重，故pH=3.0时最佳，故选B。（4）由溶度积得：c（Mg2＋）：c（Ca2＋）= =0.7；（5）NH3·H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5mol·L-1，H2SO3的电离平衡常数K2=1.3×10-8mol·L-1，则SO32－的水解程度大于NH4＋的水解程度，溶液呈碱性，溶液中氢氧根离子源于水的电离、SO32－的水解，溶液中c（OH－）＞c（HSO3－），故溶液中离子浓度大小为：c（NH4＋）＞c（SO32－）＞c（OH－）＞c（HSO3－）＞c（H＋）。