Question

【題目】利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸鈷的工藝流程如圖所示。

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Co2+	Al3+	Mn2+
沉淀完全的pH	2.8	8.3	9.2	5.2	9.8

（1）浸出過程中加入Na2SO3的目的是___。

（2）寫出加入NaClO3后發生反應的離子方程式__，檢驗離子是否反應完全的試劑是__（寫試劑名稱）。

（3）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。

濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是___，使用萃取劑適宜的pH是___(填序號)。

A.接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0

（4）除“鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。當加入過量NaF后，所得濾液中=__。

（5）工業上用氨水吸收廢氣中的SO2。已知NH3·H2O的電離常數Kb=1.8×10-5，H2SO3的電離常數Ka1=1.2×10-2，Ka2=1.3×10-8。在通入廢氣的過程中：當恰好形成正鹽時，溶液中離子濃度的大小關系為__，當恰好形成酸式鹽時，加入少量NaOH溶液，反應的離子方程式為__。

Answer 1

【答案】將Co3+、Fe3+還原 ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 鐵氰化鉀溶液 除去Mn2+ B 0.7 c(NH)>c(SO)>c(OH-)>c(HSO)>c(H+) HSO+OH-=SO+H2O

【解析】

由題給流程圖可知，含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息①中浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，則進入的Na2SO3將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+；工藝流程最終得到草酸鈷，加入NaClO3將Fe2+氧化為Fe3+，加入Na2CO3調pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去鈣、鎂，過濾后，向濾液中加入萃取劑，將錳離子萃取除去，萃取后的余液中主要含有CoCl2，加入草酸銨溶液得到草酸鈷。

(1)由分析可知，浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+，故答案為：將Co3+、Fe3+還原；

(2)加入NaClO3的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，反應的離子方程式為ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O，若Fe2+被完全氧化，向反應后的溶液中加入鐵氰化鉀溶液，不會生成藍色沉淀，故答案為：ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；鐵氰化鉀溶液；

(3)濾液中加入萃取劑的作用是除去錳離子；pH=2與pH=3時Co2+的萃取率變化不大，但pH=3時Mn的萃取率增大很多，而pH=5時，Co2+的萃取率比較大，損失嚴重，故pH=3時最佳，故答案為：除去Mn2+；B；

(4)已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。當加入過量NaF后，所得濾液中===0.7，故答案為：0.7；

(5)由NH3H2O的電離平衡常數K=1.8×10-5mol/L，H2SO3的電離平衡常數K2=1.3×10-8molL-1可知，SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度，則亞硫酸銨溶液呈堿性，溶液中氫氧根離子源于水的電離、SO32-的水解溶液中c（OH-）>c（HSO3-），故溶液中離子濃度大小為：c（NH4+）>c（SO32-）>c（OH-）>c（HSO3-）>c（H+）；由電離平衡常數可知，NH4++OH-NH3H2O的平衡常數小于HSO3-+OH-SO32-+H2O平衡常數，則亞硫酸氫銨溶液加入少量NaOH溶液，氫氧化鈉溶液先與HSO3-反應，反應的離子方程式為HSO3-+OH-=SO32-+H2O，故答案為：c（NH4+）>c（SO32-）>c（OH-）>c（HSO3-）>c（H+）；HSO3-+OH-=SO32-+H2O。