题目内容
【题目】草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备.用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取COC2O42H2O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见表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是 .
(2)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀.试用离子方程式和必要的文字简述其原理:_________
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图1.萃取剂的作用是 ;其使用的适宜pH范围是 .
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(4)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀.已知Ksp(MgF2)=7.35×10﹣11、Ksp(CaF2)=1.05×10﹣10,当加入过量NaF后,所得滤液= .
(5)已知:NH3H2ONH4++OH﹣ Kb=1.8×10﹣5;
H2C2O4H++HC2O4﹣ Ka1=5.4×10﹣2;
HC2O4﹣H+C2O42﹣ Ka2=5.4×10﹣5
则该流程中所用(NH4)2C2O4溶液的pH 7(填“>”或“<”或“=”)
(6)CoC2O42H2O热分解质量变化过程如图2所示(其中600℃以前是隔绝空气加热,600℃以后是在空气中加热);A、B、C均为纯净物;C点所示产物的化学式是_____________________
【答案】(1)还原Fe3+、Co3+为Fe2+、Co2+.
(2)加入的碳酸钠(或CO32﹣)与H+反应,c(H+)降低,使Fe3+和Al3+(用R3+代替)的水解平衡R3++3H2OR(OH)3+3H+,向右移动,而产生氢氧化物沉淀(直接用用双水解解释也给分)
(3)除去溶液中的Mn2+;B(1分)(4)0.7(5)<
(6)Co3O4(或CoOCo2O3)
【解析】
试题分析:(1)亚硫酸钠具有还原性,能还原氧化性离子Fe3+、Co3+,所以浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+还原,还原为Fe2+、Co2+;
(2)Fe3+、Al3+水解导致溶液呈酸性,水解方程式为R3++3H2OR(OH)3+3H+,:加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应,c(H+)降低,从而促进水解平衡向右移动,产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀;
(3)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,故选B;
(4)当加入过量NaF后,所得滤液=0.7;
(5)盐类水解,谁强显谁性,NH3H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5,HCO4-H++C2O42- K a2=5.4×10-5,所以(NH4)2C2O4溶液中铵根离子水解大于草酸根离子水解,溶液呈酸性,即PH<7;
(6)由图可知,C点钴氧化物质量为8.03g,0.1molCo元素质量为5.9g,氧化物中氧元素质量为8.03g-5.9g=2.13g,则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.1mol:≈3:4,故C的Co氧化物为Co3O4。