Question

【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Fe2O3、Al2O3、MgO、MnO、CaO等]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_________。

（2）NaClO3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_______________。

（3）加Na2CO3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。

A．2.0 B．3.0 C．4.0

（5）滤液I“除钙，镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10，当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=_____。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Co3+ SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+或SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+ ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑或2Fe3++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CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，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+或SO32-+2Co3++H2O=SO42-+2Co2++2H+，故答案为：Fe3+、Co3+；SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+或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↓+3CO2↑或2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑，故答案为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑或2Fe3++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pH在3.0～3.5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。