Question

【題目】用含鈷廢料(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、NiO、SiO2等)制備草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)的流程如圖：

(1)濾渣Ⅰ的成分是________；浸鈷時(shí)Al2O3溶解的離子方程式為__________________；Co2O3溶解的離子方程式為________________________________。

(2)濾液Ⅰ加入H2O2的目的是________________________________________；加入CoO產(chǎn)生Fe(OH)3和Al(OH)3的原因是_________________________________________；若要將濾液Ⅰ中Fe3＋和Al3＋全部沉淀，則應(yīng)將濾液Ⅰ的pH控制在_____________。(已知：溶液中離子濃度小于1×10－5 mol·L－1，則認(rèn)為離子完全沉淀；Ni(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp分別為1×10－15、1×10－38、1×10－32)

(3)加入有機(jī)萃取劑的目的是_______________________________。

(4)加入(NH4)2C2O4反應(yīng)的離子方程式為___________________________________。

Answer 1

【答案】SiO2 Al2O3+6H+=2 Al3++3H2O Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO32-+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+，以便生成氫氧化鐵沉淀而除去 CoO與氫離子反應(yīng)，降低氫離子濃度，促使Fe3+、Al3+的水解平衡正向移動(dòng)，從而生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀 溶解Ni 2＋，使之與水層分離 5<pH<9 Co2++ C2O42-+2H2O=CoC2O4·2H2O↓

【解析】

含鈷廢料（主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、NiO、SiO2），加入稀硫酸和亞硫酸鈉，Na2SO3將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+，可得CoSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、NiSO4溶液，SiO2不溶于硫酸；濾液中加入H2O2，把Fe2+氧化為Fe3+，加入CoO調(diào)pH，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoSO4、Ni SO4，加入有機(jī)萃取劑，分液后，水層中主要含有CoSO4，加入草酸銨溶液得到草酸鈷，據(jù)此分析解答。

(1) 含鈷廢料中只有SiO2不與硫酸反應(yīng)，濾渣Ⅰ的成分是SiO2；浸鈷時(shí)Al2O3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，Al2O3溶解的離子方程式為Al2O3+6H+=2 Al3++3H2O；Co2O3溶解時(shí)Na2SO3將Co3+還原為Co2+，反應(yīng)的離子方程式為Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO32-+2H2O。

(2)濾液Ⅰ加入H2O2的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，以便生成氫氧化鐵沉淀而除去；加入CoO與氫離子反應(yīng)，降低氫離子濃度，促使Fe3+、Al3+的水解平衡正向移動(dòng)，從而生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀；當(dāng)Fe3＋全部沉淀時(shí)，c(OH-)> ，此時(shí)溶液的pH>3；當(dāng)Al3+全部沉淀時(shí)，c(OH-)>，此時(shí)溶液的pH>5；當(dāng)Ni 2＋全部沉淀時(shí)，c(OH-)> ，此時(shí)溶液的pH>9；將濾液Ⅰ中Fe3＋和Al3＋全部沉淀，則應(yīng)將濾液Ⅰ的pH控制在5<pH<9。

(3)加入有機(jī)萃取劑的目的是萃取Ni 2＋，使之與水層分離。

(4)加入(NH4)2C2O4生成CoC2O4·H2O沉淀，反應(yīng)的離子方程式是Co2++ C2O42-+2H2O=CoC2O4·2H2O↓