Question

(14分）草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃,含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO₂、MgO、CaO等]制取草酸钴晶体（CoC₂O₄⋅2H₂O）工艺流程如图1:

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀的PH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

(1)浸出过程中加入Na₂SO₃的 离子方程式为______________________________________

(2)NaClO₃的作用是______________________; 调PH至5.2，沉淀的主要成分为__________

(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________________；使用萃取剂适宜的pH是_______________

A. 接近2.0          B.接近3.0         C.接近5.0

(4)除钙、镁是将溶液中Ca²⁺与Mg²⁺转化为MgF₂、CaF₂沉淀，已知Ksp(MgF₂)=7.35×10⁻¹¹、Ksp(CaF₂)=1.05×10⁻¹⁰.当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg²⁺)：c(Ca²⁺)=________________.

（5）已知含钴废料中含Co₂O₃质量分数为a%,若取mkg该含钴废料按照上述流程，理论上最多能制得草酸钴晶体的质量为_________________g

Answer

2Co3++SO32-+ H2O= 2Co2++SO42-+2H+ 将 Fe2+氧化为 Fe3+ Al(OH)3、Fe(OH)3 除去Mn2+ B 0.7 1830ma/83 或 16.6ma

【解析】(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+，其中的一个反应离子方程式为2Co3++SO32-+ H2O= 2Co2++SO42-+2H+ ；

(2)NaClO3的作用是：将浸出液中Fe2+氧化为Fe3+，
故答案为：将浸出液中Fe2+氧化为Fe3+；加Na2CO3调PH=5.2能使Fe3+、Al3+ 离子转化成氢氧化物沉淀，沉淀的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3 ；

(3)滤液中加入萃取剂的作用是除去锰离子；pH=2与pH=3时Co2+的萃取率变化不大，但pH=3时Mn2+的萃取率增大很多，而pH=4时，Co2+的萃取率比较大，故pH=3时最佳，；

(4)由溶度积可知，滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积可知c（Mg2+）：c（Ca2+）==0.7；

（5）mkg该含钴废料中含Co2O3的物质的量为=mol，根据原子守恒则草酸钴晶体的物质的量为mol×2=mol，理论上最多能制得草酸钴晶体的质量为mol×183g/mol=16.6mag。

点睛：准确分析制备工艺流程是解题关键，含钴废料中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息①中浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，则加入的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+．工艺流程最终得到草酸钴，加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，萃取后的余液中主要含有CoCl2，进入草酸铵溶液得到草酸钴。