Question

10．某化工厂利用氧化钴矿石制取CoC₂O₄（草酸钴）的工艺流程如下：（已知：黄钠铁矾不溶于水，可溶于酸）
（1）步骤①中研究矿石粒度对钴浸出率的影响如表．从表中分析选择矿石粒度为-200目．

序号	矿石粒度/目	钴浸出率/%
1	-60	9.8
2	-120	25.5
3	-200	41.18

（2）步骤①需要用到的玻璃仪器，除烧杯外还有漏斗、玻璃棒．
（3）Ⅰ．步骤②中NaClO₃将Fe²⁺氧化成Fe³⁺的离子方程式并标出电子转移方向和数目．
Ⅱ．探究温度对步骤②中NaClO₃将Fe²⁺氧化成Fe³⁺的影响，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c（Fe²⁺）的变化，结果如图，请从图中分析最合适的温度下，在0s 至120s内的平均反应速率v（Fe²⁺）=0.25 mol•L^-1•min^-1．

（4）请写出步骤 ③中除去镁离子的离子反应方程式Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓．
（5）若要检验黄钠铁矾[Na₂ Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂]中含有的金属元素，请简述实验方案：取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解，分成两份，一份做火焰色反应，火焰为黄色证明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，证明有Fe³⁺存在．
（6）从绿色化学角度分析，母液中可循环利用的物质为硫酸（填写名称）．

Answer 1

分析 氧化钴矿石制取CoC₂O₄（草酸钴），含有Co³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺，黄钠铁矾不溶于水，可溶于酸，加入硫酸酸浸过滤得到滤液Ⅰ加入NaClO₃溶液调节溶液PH除去Fe³⁺生成氢氧化铁沉淀除去，过滤得到滤液Ⅱ，加入NaF除去Mg²⁺、Ca²⁺离子，过滤得到滤液Ⅲ，加入萃取剂除去Ni²⁺，得到滤液Ⅳ中加入草酸溶液沉淀钴离子过滤得到草酸钴，
（1）矿石粒度对钴浸出率的影响可知，选择矿石粒度应使浸出率最高；
（2）步骤①是过滤装置，据此分析需要用到的玻璃仪器；
（3）NaClO₃将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，酸溶液中氯酸根离子被还原为氯离子，结合离子电荷守恒，原子守恒、电子守恒配平书写化学方程式，标注电子转移；
（4）步骤 ③中除去镁离子的反应是氟离子和镁离子结合生成氟化镁沉淀；
（5）取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解，分成两份，一份用焰色反应检验钠元素的存在，另一份检验铁离子的存在；
（6）母液中硫酸钴和草酸反应生成草酸钴沉淀和硫酸，参与反应最后又生成的物质可以循环使用．

解答 解：氧化钴矿石制取CoC₂O₄（草酸钴），含有Co³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺，黄钠铁矾不溶于水，可溶于酸，加入硫酸酸浸过滤得到滤液Ⅰ加入NaClO₃溶液调节溶液PH除去Fe³⁺生成氢氧化铁沉淀除去，过滤得到滤液Ⅱ，加入NaF除去Mg²⁺、Ca²⁺离子，过滤得到滤液Ⅲ，加入萃取剂除去Ni²⁺，得到滤液Ⅳ中加入草酸溶液沉淀钴离子过滤得到草酸钴，
（1）矿石粒度对钴浸出率的影响可知，选择矿石粒度应使浸出率最高，矿石粒度为-200目，钴浸出率41.18%，浸出率最高，
故答案为：-200；
（2）步骤①是过滤装置，据此分析需要用到的玻璃仪器，用到的玻璃仪器，除烧杯外还有漏斗、玻璃棒，
故答案为：漏斗、玻璃棒；
（3）NaClO₃将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，酸溶液中氯酸根离子被还原为氯离子，结合离子电荷守恒，原子守恒、电子守恒配平书写化学方程式，标注电子转移，得到的离子方程式为：，
故答案为：；
（4）步骤 ③中除去镁离子的反应是氟离子和镁离子结合生成氟化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓，
故答案为：Mg²⁺+2F^-=MgF₂↓；
（5）取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解，分成两份，一份用焰色反应检 验钠元素的存在，另一份检验铁离子的存在，实验设计为：取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解，分成两份，一份做火焰色反应，火焰为黄色证明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，证明有Fe³⁺存在，
故答案为：取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解，分成两份，一份做火焰色反应，火焰为黄色证明有Na⁺存在；另一份向其中滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，证明有Fe³⁺存在；
（6）母液中硫酸钴和草酸反应生成草酸钴沉淀和硫酸，参与反应最后又生成的物质可以循环使用，硫酸可以循环使用，
故答案为：硫酸．

点评 本题考查了物质分离提纯，物质性质和实验分离方法、流程的分析应用，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．