Question

【题目】以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料制取氧化钴(Co2O3)的流程如下：

(1)溶解Ⅰ：溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3次，洗液与滤液合并，其目的是___________ 。所得滤渣的主要成分是___________ (写化学式)。

(2) 氧化：加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2＋氧化成Fe3＋，其离子方程式____________ 。

(3) 某研究小组为测定黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]的组成，进行了如下实验：

①称取4.850 g样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00 mL溶液A；

②量取25.00 mL溶液A，加入足量的KI (反应为2Fe3++2I-=2Fe2++I2)，用0.250 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液进行滴定(反应为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6)，消耗30.00 mL Na2S2O3溶液至终点。

③另取25.00 mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后，得沉淀1.165 g。通过计算确定黄钠铁矾的化学式(写出计算过程) ____________。

Answer 1

【答案】提高钴等元素的利用率 SiO2 6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O NaFe3(SO4)2(OH)6

【解析】

（1）钴废催化剂加入稀硫酸，发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤滤渣是不溶的二氧化硅，而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液，向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，继续向滤液中加入碳酸钠，得到碱式碳酸钴[(CoCO3)23Co(OH)2]，然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[(CoCO3)23Co(OH)2]，再向所到溶液中加入草酸铵，得到溶解度极小的草酸钴，最后燃烧生成氧化钴；

（2）亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子，根据得失电子守恒分析解答；

（3）测定黄钠铁矾的原理是，加入碘化钾和黄钠铁矾中铁离子反应生成单质碘，碘和硫代硫酸钠反应，通过消耗硫代硫酸钠的量来计算铁的量，加入足量氯化钡和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，通过硫酸钡沉淀来计算硫酸根离子的量，根据质量守恒和电荷守恒计算钠离子和氢氧根离子的量，根据各微量物质的量之比写出黄钠铁矾的化学式。

（1）洗液与滤液合并，提高洗涤和滤液中钴的利用率，钴废催化剂加入稀硫酸，发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤滤渣是不溶的二氧化硅，

故答案为：提高钴等元素的利用率；SiO2；

（2）亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子，1mol的亚铁离子失去1mol的电子，而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子，根据电子得失守恒，可知离子方程式为：6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O，

答案为：6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O；

（3）有关的反应离子方程式为：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，2Fe3+～I2～2Na2S2O3，n(Fe3+)=2n(I2)=n(Na2S2O3)=0.2500 molL-1×30.00 mL×10-3LmL-1=7.50×10-3 mol；

加足量BaCl2溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g为硫酸钡沉淀，则n（SO42-）==5.00×10-3mol，100 mL溶液中含有n(Fe3+)=7.50×10-3 mol×=0.03 mol，n(SO42-)=5.00×10-3 mol×=0.02 mol，设4.850g样品中钠离子的物质的量为n(Na+)，氢氧根离子物质的量为n(OH-)，根据质量守恒得：4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n(Na+)×23g/mol+n(OH-)×17g/mol，根据电荷守恒得：0.03mol×3+n(OH-)×1=0.02mol×2+n(OH-)×1，解得：n(Na+)=0.01mol，n(OH-)=0.06 mol，则x：y：m：n=n(Na+)：n(Fe3+)：n(SO42-)：n(OH-)=0.01：0.03：0.02：0.06=1：3：2：6， 化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6，

故答案为：NaFe3(SO4)2(OH)6。