Question

【题目】用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、NiO、SiO2等)制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的流程如图：

(1)滤渣Ⅰ的成分是________；浸钴时Al2O3溶解的离子方程式为__________________；Co2O3溶解的离子方程式为________________________________。

(2)滤液Ⅰ加入H2O2的目的是________________________________________；加入CoO产生Fe(OH)3和Al(OH)3的原因是_________________________________________；若要将滤液Ⅰ中Fe3＋和Al3＋全部沉淀，则应将滤液Ⅰ的pH控制在_____________。(已知：溶液中离子浓度小于1×10－5 mol·L－1，则认为离子完全沉淀；Ni(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp分别为1×10－15、1×10－38、1×10－32)

(3)加入有机萃取剂的目的是_______________________________。

(4)加入(NH4)2C2O4反应的离子方程式为___________________________________。

Answer 1

【答案】SiO2 Al2O3+6H+=2 Al3++3H2O Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO32-+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+，以便生成氢氧化铁沉淀而除去 CoO与氢离子反应，降低氢离子浓度，促使Fe3+、Al3+的水解平衡正向移动，从而生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀 溶解Ni 2＋，使之与水层分离 5<pH<9 Co2++ C2O42-+2H2O=CoC2O4·2H2O↓

【解析】

含钴废料（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、NiO、SiO2），加入稀硫酸和亚硫酸钠，Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+，可得CoSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、NiSO4溶液，SiO2不溶于硫酸；滤液中加入H2O2，把Fe2+氧化为Fe3+，加入CoO调pH，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoSO4、Ni SO4，加入有机萃取剂，分液后，水层中主要含有CoSO4，加入草酸铵溶液得到草酸钴，据此分析解答。

(1) 含钴废料中只有SiO2不与硫酸反应，滤渣Ⅰ的成分是SiO2；浸钴时Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝和水，Al2O3溶解的离子方程式为Al2O3+6H+=2 Al3++3H2O；Co2O3溶解时Na2SO3将Co3+还原为Co2+，反应的离子方程式为Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO32-+2H2O。

(2)滤液Ⅰ加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，以便生成氢氧化铁沉淀而除去；加入CoO与氢离子反应，降低氢离子浓度，促使Fe3+、Al3+的水解平衡正向移动，从而生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀；当Fe3＋全部沉淀时，c(OH-)> ，此时溶液的pH>3；当Al3+全部沉淀时，c(OH-)>，此时溶液的pH>5；当Ni 2＋全部沉淀时，c(OH-)> ，此时溶液的pH>9；将滤液Ⅰ中Fe3＋和Al3＋全部沉淀，则应将滤液Ⅰ的pH控制在5<pH<9。

(3)加入有机萃取剂的目的是萃取Ni 2＋，使之与水层分离。

(4)加入(NH4)2C2O4生成CoC2O4·H2O沉淀，反应的离子方程式是Co2++ C2O42-+2H2O=CoC2O4·2H2O↓