[题目]钴及其化合物广泛应用于磁性材料.电池材料及超硬材料等领域.一种制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的工艺流程如下:已知:①水钴矿主要成分为Co2O3.Co(OH)3.还含有少量Fe2O3.Al2O3.MnO等杂质.②浸出液含有的阳离子主要有H+.Co2+.Fe2+.Mn2+.Al3+等.③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。一种制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的工艺流程如下：

已知：①水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等杂质。

②浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等。

③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

(金属离子浓度以0.01mol·L-1计)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀pH	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

(1) 写出浸出过程中Co(OH)3发生反应的离子方程式：____________________。

(2) NaClO3的作用是_______________________。

(3) 加Na2CO3调pH的范围应该在_____之间。加入萃取剂的目的是____________。

(4) 在空气中加热5.49g草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表:

温度范围/℃	固体质量/g
150～210	4.41
290～320	2.41
890～920	2.25

经测定，210～290℃过程中产生的气体只有CO2，此过程发生反应的化学方程式是____________________。[M(CoC2O4·2H2O=183g/mol]

【答案】 2Co(OH)3＋SO32-＋4H+===2Co2+＋SO42-＋5H2O 将Fe2+氧化成Fe3+ 5.2~7.6 除去Mn2+ 3CoC2O4 + 2O2Co3O4 +6CO2

【解析】(1) 浸出过程中Co(OH)3在酸性条件下氧化Na2SO3，发生反应的离子方程式为2Co(OH)3＋SO32-＋4H+=2Co2+＋SO42-＋5H2O；

(2) 为有利于Fe2+的除去，使用NaClO3将Fe2+氧化成Fe3+；

(3) 为控制Fe3+和Al3+完全沉淀，同时Co2+不沉淀，加Na2CO3调pH的范围应该在5.2~7.6之间；由流程图可知，加入萃取剂的目的是除去Mn2+；

(4) 晶体物质的量n==0.03mol，失去结晶水应为0.06mol，固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g，图表数据可知，150～210固体质量变化=5.49g-4.41g=1.08g，说明210°C失去结晶水得到CoC2O4，210～290℃过程中是CoC2O4发生的反应，产生的气体只有CO2 ，依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol，质量=0.06mol×44g/mol=2.64g，气体质量共计减小=4.41g-2.41g=2g，说明有气体参加反应应为氧气，则反应的氧气质量=2.64g-2g=0.64g，O2物质的量==0.02mol；n(CoC2O4)：n(O2)：n(CO2)=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。