Question

【题目】工业上常用水钴矿（主要成分为Co2O3，还含少量Fe2O3、 Al2O3、MgO、CaO等杂质） 制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在加入盐酸进行“酸浸”时，能提高“酸浸”速率的方法有______________（任写一种）。

（2）“酸浸”后加入Na2SO3，钴的存在形式为Co2+，写出产生Co2+反应的离子方程式_______________________________。

（3）溶液a中加入NaClO的作用为_______________________________。

（4）沉淀A 的成分为__________________。操作2的名称是___________________。

（5）已知: Ksp (CaF2)=5.3×10-9，Ksp(MgF2)=5.2×10-12，若向溶液c 中加入NaF溶液，当Mg2+恰好沉淀完全即溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5moI/L，此时溶液中c(Ca2+)最大等于_________mol·L-1。

（6）在空气中煅烧CoC2O4 生成钴的某种氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为12.05 g，CO2的体积为6.72 L（标准状况），则此反应的化学方程式为_______________________________。

Answer 1

【答案】 将水钴矿石粉碎；充分搅拌；适当增加盐酸浓度；提高酸浸温度等 2Co3++SO32-+H2O＝2Co2++SO42-+2H+ 将溶液中Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3 Al(OH)3 过滤 0.01（0.0102） 3CoC2O4+2O2 Co3O4+6CO2

【解析】试题分析：本题以水钴矿为原料制备钴的氧化物的流程为载体，考查流程的分析，提高反应速率的措施，方程式的书写，溶度积的计算，化学计算。

（1）“酸浸”时为固体与液体的反应，根据外界条件对化学反应速率的影响，在加入盐酸进行“酸浸”时，能够提高“酸浸”速率的方法有：将水钴矿石粉碎，增大接触面积；充分搅拌；适当增加盐酸的浓度；适当提高酸浸的温度等。

（2）酸浸时水钴矿中的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO溶解转化为CoCl3、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2；加入Na2SO3，钴的存在形式为Co2+，Co3+被还原为Co2+，则SO32-被氧化成SO42-，产生Co2+的反应可表示为：SO32-+Co3+→Co2++SO42-，根据得失电子守恒配平为：SO32-+2Co3+→2Co2++SO42-，根据溶液呈酸性和电荷守恒，生成Co2+的离子方程式为SO32-+2Co3++H2O=2Co2++SO42-+2H+。

（3）加入Na2SO3还会将Fe3+还原为Fe2+，反应的离子方程式为SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++SO42-+2H+；溶液a中含有Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液a中加入NaClO，NaClO具有强氧化性，将Fe2+氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O。

（4）加入NaClO溶液后得到的溶液b中含有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等；向溶液b中加入NaHCO3调节溶液的pH，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀而除去，沉淀A的成分为Fe（OH）3、Al（OH）3；溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液c中加入NaF，Mg2+、Ca2+转化为难溶于水的MgF2、CaF2沉淀，操作2的名称为过滤。

（5）当Mg2+恰好沉淀完全，Ksp（MgF2）=c（Mg2+）·c2（F-）=5.210-12，c（Mg2+）=1.010-5mol/L，则c2（F-）=5.210-7；Ksp（CaF2）=c（Ca2+）·c2（F-）=5.3109，c（Ca2+）=5.310-9（5.210-7）=0.0102（mol/L），此时溶液中c（Ca2+）最大等于0.0102mol/L。

（6）n（CO2）==0.3mol，根据C守恒，n（CoC2O4）=0.15mol，根据Co守恒，n（Co）=0.15mol，所得钴的氧化物中n（O）==0.2mol，n（Co）：n（O）=0.15mol：0.2mol=3:4，生成的钴的氧化物的化学式为Co3O4，在空气中煅烧CoC2O4的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。