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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

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