Question

【題目】草酸鈷是一種重要的化工材料，廣泛應用于有機合成。一種以銅鈷礦(主要成分為Co2CuS4，一定量CuFeS2)為原料，生產(chǎn)草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)的工藝流程：

已知：①“浸出”液含有的離子主要有H＋、Fe3＋、Cu2＋、Co3＋、；

②pH增大，Fe2＋被氧化的速率加快，同時生成的Fe3＋水解形成更多的膠體；

③草酸鈷晶體難溶于水；25℃時，Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15。

回答下列問題：

（1）生產(chǎn)時為提高銅鈷礦粉浸出率，常采取的措施有________(填字母)。

a.適當延長浸出時間b.高溫浸出c.分批加入細菌浸取液并攪拌

（2）“萃取”步驟中萃取除去的主要金屬陽離子是________。

（3）“氧化”過程中，控制70℃、pH＝4條件下進行，pH對除鐵率和鈷回收率的影響如圖所示。

①用電子式表示H2O2的形成過程________。

②“氧化”過程的離子方程式為________。

③pH為4～5時，鈷的回收率降低的原因是________。

（4）“過濾”后的濾液中加入(NH4)2C2O4溶液反應得到草酸鈷晶體，過濾得到的草酸鈷晶體需要用蒸餾水洗滌，檢驗晶體是否洗滌干凈的方法是_______________。

（5）300℃時，在空氣中煅燒CoC2O4·2H2O可制得Co3O4，該反應的化學方程式為________。

Answer 1

【答案】ac Cu2＋ 2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋ pH過高，Fe3＋生成氫氧化鐵膠體吸附大量Co2＋，導致鈷回收率降低 取最后一次的洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化,再加氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈 3CoC2O4·2H2O＋2O2Co3O4＋6CO2＋6H2O

【解析】

由題給流程可知，銅鈷礦粉加入細菌浸取液浸取后，得到的溶液中含有的離子有H+、Fe3+、Cu2+、Co2+、SO42-；向溶液中加入萃取劑，用萃取劑除去溶液中的Cu2+；向萃取后的溶液中加入還原劑，將Fe3+還原為Fe2+，然后加入H2O2，將Fe2+氧化為FeOOH沉淀，除去溶液中的鐵元素；過濾后，向濾液中加入(NH4)2C2O4溶液反應得到草酸鈷晶體。

(1)a.適當延長浸出時間可以使反應更充分，提高浸出率，故正確；

b. 高溫條件下可以加快反應速率，但是細菌在高溫條件下會死亡，故不能用高溫，故錯誤；

c. 分批加入細菌浸取液并攪拌能使反應物混合更均勻，更充分，提高浸出率，故正確；

ac正確，故答案為：ac；

(2)由流程分析可知，后續(xù)的操作不能除去Cu2+，故只能在萃取步驟中除去Cu2+，故答案為：Cu2+；

(3)①H2O2為共價化合物，分子中含有極性共價鍵和非極性共價鍵，用電子式表示過氧化氫的形成過程為，故答案為：；

②由題意可知，氧化過程為70℃、pH＝4條件下，過氧化氫與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成FeOOH，反應的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋，故答案為：2Fe2＋＋H2O2＋2H2O2FeOOH＋4H＋；

③由題給信息可知，溶液pH增大，Fe2+被氧化的速率加快，同時生成的Fe3+水解形成較多的膠體，氫氧化鐵膠體具有很大的吸附能力，吸附大量Co2+，導致鈷回收率降低，故答案為：pH過高，Fe3＋生成氫氧化鐵膠體吸附大量Co2＋，導致鈷回收率降低；

(4)由流程可知，草酸鈷晶體表面附有可溶的硫酸銨，檢驗晶體是否洗滌干凈實際上就是檢驗洗滌液中是否存在硫酸根，則檢驗方法為取最后一次的洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化，再加氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈，故答案為：取最后一次的洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化，再加氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明洗滌干凈；

(5)由題意可知，300℃時，在空氣中煅燒CoC2O4·2H2O可制得Co3O4，反應中Co元素化合價升高，依據(jù)氧化還原反應規(guī)律，空氣中的O2參與反應，做反應的氧化劑，Co元素和C元素被氧化，反應的化學方程式為3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O，故答案為：3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O。