Question

电子级钴氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域，是一种纯度很高的氧化物。其工业制取流程如下：

（1） 滤渣A的成分除Co的磷酸盐和Fe(OH)₃外还有              (填化学式)。

（2）加入Co₃(PO₄)₂的目的是__________________。

（3）Co与稀硝酸反应生成Co^2＋的离子方程式为                               。

（4）滤渣B经过反复洗涤、干燥后，进行灼烧，其热重分析图如下：

写出C点物质的化学式：______________________。

（5）上述制备过程中采用草酸盐作为沉淀剂，由于生产成本较高，某科研小组研究从钴渣酸浸液（主要成分为CoSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃）出发，以碳铵（NH₄HCO₃）代替草酸盐作沉淀剂，并由此制备氧化钴。请结合相关信息，补充完整实验步骤。

已知：a. 金属离子生成氢氧化物沉淀pH如下表（开始沉淀pH按金属离子1.0mol/L计算）

b. CoSO₄与NH₄HCO₃反应时，母液中钴离子含量与溶液pH关系图如下：

由钴渣酸浸液制备氧化钴的实验步骤依次为（可选用的试剂：碳铵、稀硫酸、NaOH溶液）

①             ；②过滤；③                ；④将蒸馏水加热至70℃以上，洗涤CoCO₃沉淀3次，干燥；⑤400℃焙烧3h，得产品氧化钴。

Answer

（1）Si（2）调节溶液pH，保证Co2＋不沉淀，而使铁离子全部沉淀（3）3Co＋8H＋＋2NO＝3Co2＋＋4H2O＋2NO↑（4）Co3O4 （5）①往钴渣酸浸液中滴加NaOH溶液，调节溶液pH(5.0,7.2),使Fe3+、 Al3+沉淀完全③配制一定浓度的碳铵溶液，缓慢加入到滤液中，搅拌，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤

【解析】

试题分析：（1）Si不溶于稀硝酸，所以滤渣A的成分除过量的Co3(PO4)2和Fe(OH)3外还有Si；

（2）为了保证Co2＋不沉淀，而使铁离子全部沉淀，调节溶液pH，应加入Co3(PO4)2；

（3）Co与稀硝酸反应生成Co2＋的离子方程式为3Co＋8H＋＋2NO3-===3Co2＋＋4H2O＋2NO↑；

（4）CoC2O4受热分解生成氧化物，CoC2O4的摩尔质量为147g/mol，14.7gCoC2O4的物质的量为0.1mol,含Co的物质的量为0.1mol，质量为5.9g；B点物质的质量为7.50g，根据Co元素守恒，B点物质含氧7.50g-5.9g=1.6g，含氧的物质的量为0.1mol，Co、O物质的量之比为1：1，化学式为CoO，C点物质的质量为8.03g，根据Co元素守恒，C点物质含氧的质量为8.03g-5.9g=2.13g，含氧的物质的量为2.13g÷16g/mol=0.133mol，Co、O物质的量之比为3：4，化学式为Co3O4。

（5）由于溶液中还有铁离子和铝离子，需要除去，根据表中数据可知需要控制溶液的pH小于7.2而大于5.0；根据图像可知pH＝7时钴离子几乎完全沉淀，所以正确的操作是①往钴渣酸浸液中滴加NaOH溶液，调节溶液pH(5.0,7.2),使Fe3+、 Al3+沉淀完全；②过滤；③配制一定浓度的碳铵溶液，缓慢加入到滤液中，搅拌，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤；④将蒸馏水加热至70℃以上，洗涤CoCO3沉淀3次，干燥；⑤400℃焙烧3h，得产品氧化钴。

考点：考查物质制备工艺流程图分析