Question

【題目】以含鈷廢催化劑(主要成分為Co、Fe、SiO2)為原料制取氧化鈷(Co2O3)的流程如下：

(1)溶解Ⅰ：溶解后過濾，將濾渣洗滌2～3次，洗液與濾液合并，其目的是___________ 。所得濾渣的主要成分是___________ (寫化學(xué)式)。

(2) 氧化：加熱攪拌條件下加入NaClO3，將Fe2＋氧化成Fe3＋，其離子方程式____________ 。

(3) 某研究小組為測定黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

①稱取4.850 g樣品，加鹽酸完全溶解后，配成100.00 mL溶液A；

②量取25.00 mL溶液A，加入足量的KI (反應(yīng)為2Fe3++2I-=2Fe2++I2)，用0.250 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定(反應(yīng)為I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6)，消耗30.00 mL Na2S2O3溶液至終點(diǎn)。

③另取25.00 mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后，得沉淀1.165 g。通過計(jì)算確定黃鈉鐵礬的化學(xué)式(寫出計(jì)算過程) ____________。

Answer 1

【答案】提高鈷等元素的利用率 SiO2 6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O NaFe3(SO4)2(OH)6

【解析】

（1）鈷廢催化劑加入稀硫酸，發(fā)生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，過濾濾渣是不溶的二氧化硅，而濾液是硫酸鈷、硫酸亞鐵與過量的硫酸的混合溶液，向?yàn)V液中加氯酸鈉將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入碳酸鈉得到黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，繼續(xù)向?yàn)V液中加入碳酸鈉，得到堿式碳酸鈷[(CoCO3)23Co(OH)2]，然后用鹽酸溶解堿式碳酸鈷[(CoCO3)23Co(OH)2]，再向所到溶液中加入草酸銨，得到溶解度極小的草酸鈷，最后燃燒生成氧化鈷；

（2）亞鐵離子被氯酸根離子氧化成鐵離子，根據(jù)得失電子守恒分析解答；

（3）測定黃鈉鐵礬的原理是，加入碘化鉀和黃鈉鐵礬中鐵離子反應(yīng)生成單質(zhì)碘，碘和硫代硫酸鈉反應(yīng)，通過消耗硫代硫酸鈉的量來計(jì)算鐵的量，加入足量氯化鋇和硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，通過硫酸鋇沉淀來計(jì)算硫酸根離子的量，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒計(jì)算鈉離子和氫氧根離子的量，根據(jù)各微量物質(zhì)的量之比寫出黃鈉鐵礬的化學(xué)式。

（1）洗液與濾液合并，提高洗滌和濾液中鈷的利用率，鈷廢催化劑加入稀硫酸，發(fā)生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，過濾濾渣是不溶的二氧化硅，

故答案為：提高鈷等元素的利用率；SiO2；

（2）亞鐵離子被氯酸根離子氧化成鐵離子，1mol的亞鐵離子失去1mol的電子，而1mol的氯酸根離子得到6mol的電子，根據(jù)電子得失守恒，可知離子方程式為：6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O，

答案為：6Fe2++6H++ClO3═6Fe3++Cl+3H2O；

（3）有關(guān)的反應(yīng)離子方程式為：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，2Fe3+～I2～2Na2S2O3，n(Fe3+)=2n(I2)=n(Na2S2O3)=0.2500 molL-1×30.00 mL×10-3LmL-1=7.50×10-3 mol；

加足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165g為硫酸鋇沉淀，則n（SO42-）==5.00×10-3mol，100 mL溶液中含有n(Fe3+)=7.50×10-3 mol×=0.03 mol，n(SO42-)=5.00×10-3 mol×=0.02 mol，設(shè)4.850g樣品中鈉離子的物質(zhì)的量為n(Na+)，氫氧根離子物質(zhì)的量為n(OH-)，根據(jù)質(zhì)量守恒得：4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n(Na+)×23g/mol+n(OH-)×17g/mol，根據(jù)電荷守恒得：0.03mol×3+n(OH-)×1=0.02mol×2+n(OH-)×1，解得：n(Na+)=0.01mol，n(OH-)=0.06 mol，則x：y：m：n=n(Na+)：n(Fe3+)：n(SO42-)：n(OH-)=0.01：0.03：0.02：0.06=1：3：2：6， 化學(xué)式為NaFe3(SO4)2(OH)6，

故答案為：NaFe3(SO4)2(OH)6。