Question

【题目】钴的氧化物广泛应用于磁性材料及超导材料等领域。一种利用含钴废料(主要成分Co2O3，含少量Al2O3、MgO、SiO2等)制备Co2O3的工艺流程如下图所示。

(1)“浸出液”的主要成分是________(写化学式)。

(2)“酸浸，还原”过程中溶解Co2O3的离子方程式为______________。稀硫酸和Na2SO3也可用盐酸替代，工业生产中不用盐酸的理由是_____________。

(3)NaF的作用是____________。

(4)“沉钴”时生成CoCO3的化学方程式为___________。检验CoCO3是否洗涤干净的操作方法是_______________。

(5)在空气中焙烧CoCO3生成CoxOy和CO2，测得充分煅烧后固体质量为4.82g，CO2的体积为1.344L(标准状况),则CoxOy的化学式为_____________。

Answer 1

【答案】NaAlO2、Na2SiO3Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O防止盐酸被Co203氧化为Cl2，污染环境除去镁离子CoSO4+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CoCO3↓+H2O+CO2↑取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加盐酸Co3O4

【解析】

（1）Al2O3为两性氧化物，既可以与强酸反应也可以与强碱反应，SiO2可以与强碱反应，因此含钴废料经碱浸后，氧化铝与强碱反应生成偏铝酸钠，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，因此“浸出液”的主要成分是NaAlO2、Na2SiO3；

（2）Co2O3与硫代硫酸根离子在酸性条件下发生氧化还原反应硫酸根离子、二价钴离子和水，离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；盐酸具有还原性还原产物有氯气，污染环境，因此工业上不用盐酸；

（3）氟离子与溶液中的镁离子结合成沉淀，经过滤除去镁离子；

（4）除杂后溶液中的主要成分是硫酸钴，硫酸钴与加入的碳酸氢氨反应生成硫酸铵、碳酸钴沉淀、二氧化碳和水，方程式为：CoSO4+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CoCO3↓+H2O+CO2↑；取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加盐酸，如果没有气泡产生，则证明已经洗净；

（5）CO2的体积为1.344L(标准状况)的物质的量为1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，由CoCO3的化学式可知n(Co)= n(C)=0.06mol，则m(Co)= n(Co)×M(Co)=0.06mol×59mol/g=3.54g，煅烧后固体中氧元素的物质的量为：n(O)= (4.82g-3.54g)÷16g/mol=0.08mol，则n(Co) ：n(O)=0.06:0.08=3:4，因此灼烧后的化学式为Co3O4。