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【题目】草酸钴(CoOC2O3)用途广泛,一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3Al2O3MgOMnOCaO]制取CoC2O4·2H2O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+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:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

完全沉淀的pH

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

1浸出过程中加入Na2SO3的作用是将__________还原(填离子符号),该步反应的离子方程式为_________

2NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+ ,氯元素被还原为最低价。该反应的离子方程式为_______________

3Na2CO3能使浸出液中Fe3+Al3+转化成氢氧化物沉淀的原因是(用离子方程式表示,写出其中一个即可)_____________

4萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图所示。使用萃取剂适宜的pH=________(填序号)左右。

A2.0 B3.0 C4.0

5滤液I“除钙,镁是将溶液中Ca2+Mg2+转化为MgF2CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11Ksp(CaF2)=1.05×10-10,当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=_____

【答案】 Fe3+Co3+ SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+ ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO22Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2 B 0.7

【解析】含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠,可得CoCl2AlCl3FeCl2MgCl2CaCl2MnCl2,加入NaClO3,可得到FeCl3,然后加入Na2CO3pH5.2,可得到Fe(OH)3Al(OH)3沉淀,过滤后所得滤液主要含有CoCl2MgCl2CaCl2MnCl2,向溶液中加入NaF溶液,除去钙镁离子,然后过滤得到的滤液中II中加入萃取剂,萃取后溶液加入草酸铵,得到草酸钴

(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,反应的离子方程式为SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+故答案为:Fe3+Co3+SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+

(2)NaClO3具有氧化性,能将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,自身被还原生成氯离子,同时生成水,离子反应方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O,故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O

(3)Fe3+Al3+水解导致溶液呈酸性,碳酸根离子和氢离子反应,从而促进水解平衡向右移动,产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO22Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2故答案为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO22Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2

(4)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pH3.03.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,故答案为:B

(5)当加入过量NaF后,所得滤液===0.7,故答案为:0.7

练习册系列答案
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【题目】某小组同学利用下列实验探究金属铝与不同铜盐溶液的反应

实验

实验方案

现象

1

5mLlmol/LCuSO4溶液中加入用砂纸打磨过的铝片

铝片表面无明显现象,20min后铝片表面有极少气泡,且有很少量红色物质生成

2

5mLlmol/LCuCl2溶液中加入用砂纸打磨过的铝片

铝片表面有气泡产生,同时有红色物质析出,1min后反应进一步加快,放出大量的热,有少量黑色固体生成。一段时间后烧杯底部出现白色沉淀

1打磨铝片的目的是_____________________________

2实验中出现的红色物质是_______________________________

3实验2“1min后反应进一步加快的原因是________________________________

4经检验实验12中产生的无色气体是H2,黑色固体为CuO试用离子方程式解释H2产生的原因__________________________用文字简述黑色固体产生的原因____________________________

5依据上述实验12现象推测并判断,用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2molL-1的盐酸和硫酸反应,反应速率前者比后者____________

6经证明实验2 中白色沉淀的化学成分为CuCl。某同学猜测可能是CuCuCl2溶液反应生成了CuCl因为Cu具有________性。依据猜测他进行了如下实验Cu粉与适量1mol/LCuCl2溶液混合,一段时间后观察无白色沉淀产生。该同学再次分析Al CuCl2溶液反应的实验现象,改进实验方案,证明了CuCuCl2溶液反应生成了CuCl他的改进方法为__________________

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