Question

【題目】鈷被譽(yù)為戰(zhàn)略物資，有出色的性能和廣泛的應(yīng)用。以水鈷礦 (主要成分為Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)為原料制備CoCl2·6H2O的工藝流程如圖所示:

回答下列問(wèn)題:

Ⅰ．“酸浸”

(1)鈷的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系如下圖所示。綜合考慮成本，應(yīng)選擇的最佳工藝條件為______、______；濾渣①的主要成分為_______。

(2) Co2O3與濃硫酸反應(yīng)生成CoSO4的化學(xué)方程式為_________。

Ⅱ．“凈化除雜”分三步完成:

(3)除鐵:加入適量Na2SO4固體，析出淡黃色晶體黃鈉鐵礬Na2Fe6(SO4)4(OH)12離子方程式為____________。

(4)除鈣、鎂:加入適量NaF,當(dāng)Mg2+恰好完全被除去(離子濃度等于10－5mol·L－1)時(shí)，c(Ca2+)=_____mol·L－1 (取兩位有效數(shù)字)。已知:Ksp(MgF2)=7.4×10－11, Ksp(CaF2)=1.5×10－10。

(5)除銅:加入適量Na2S2O3,發(fā)生反應(yīng)2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為___________

Ⅲ.“萃取和反萃取”

(6)“水相①”中的主要溶質(zhì)是Na2SO4和________(寫(xiě)化學(xué)式)。

(7)實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)取100g原料(含鈷11.80%),反萃取時(shí)得到濃度為0.036mol·L－1的CoCl2溶液5L,忽略損耗，鈷的產(chǎn)率=______(產(chǎn)率=)。

Answer 1

【答案】 12h 90℃ SiO2(二氧化硅) 2Co2O3+4H2SO4(濃)4CoSO4+4H2O+O2↑ 2Na++6Fe3++4SO42－+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+ 2.0×10-5(mol·L－1) －1 Cu2S、S NiSO4

【解析】考查化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用，（1）根據(jù)鈷的浸出率隨酸浸時(shí)間、溫度的變化關(guān)系，推出在12h、90℃時(shí)鈷的浸出率最高；根據(jù)水鈷礦的成分，SiO2是酸性氧化物，不與酸反應(yīng)，即濾渣①的主要成分是SiO2；（2）Co2O3中Co的化合價(jià)由＋3價(jià)→＋2價(jià)，化合價(jià)降低，應(yīng)該是O元素被氧化成O2，因此反應(yīng)方程式為2Co2O3＋4H2SO4(濃) 4CoSO4＋4H2O＋O2↑；（3）根據(jù)生成黃鈉鐵礬，推出離子反應(yīng)方程式為2Na＋＋6Fe3＋＋4SO42－＋12H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H＋；（4），c(Mg2＋)=10－5mol·L－1代入公式，求出c(Ca2＋)=2.0×10－5；（5）還原產(chǎn)物是氧化劑被還原得出的物質(zhì)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，CuSO4中Cu的化合價(jià)由＋2價(jià)→＋1價(jià)，化合價(jià)降低，Na2S2O3中一部分S的化合價(jià)降低，轉(zhuǎn)化成S和Cu2S中的S，即還原產(chǎn)物是Cu2S和S；（6）根據(jù)流程的目的，以及主要成分，推出水相①中含有溶質(zhì)為Na2SO4和NiSO4；（7）根據(jù)產(chǎn)率的公式，得出鈷的產(chǎn)率為。