Question

草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿［主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等］制取CoC₂O₄工艺流程如下：

已知：

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

②酸性条件下Co³⁺的氧化能力很强。

③部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的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的目的是将还原_________（填离子符号）。

（2）请用平衡移动原理分析加Na₂CO₃能使浸出液中Fe³⁺、Al³⁺转化成氢氧化物沉淀的原因是：___________________________________________。

（3）“除钙、镁”是将溶液中Ca²⁺与Mg²⁺转化为MgF₂、CaF₂沉淀。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg²⁺)/ c (Ca²⁺)=______________________。【 已知：Ksp(MgF₂)=7.35×10^-11、Ksp(CaF₂)=1.00×10^-10】

（4）已知：NH₃·H₂O+OH⁻ K_b=1.8×10⁻⁵；

H₂C₂O₄H⁺+    K_a1=5.4×10⁻²；

H⁺+     K_a2=5.4×10⁻⁵。

所用(NH₄)₂C₂O₄溶液中离子浓度由大到小的顺序为______________________。

（5）从萃后余液中制取CoC₂O₄·2H₂O，需要进行的系列操作有蒸发浓缩、__________、过滤。

Answer

Fe3+、Co3+ 溶液中存在平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸钠后，H＋与CO32-反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀 0.735 c()＞c()＞c(H+)＞c()＞c(OH−) 冷却结晶

【解析】考查化学工艺流程，（1）根据水钴矿的成分，且Fe3＋和Co3＋具有强氧化性，因此加入Na2SO3目的还原Co3＋和Fe3＋；（2）溶液中存在平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸钠后，H＋与CO32-反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀；（3）=7.35×10－11/1.00×10－10=0.735；（4）电离平衡常数Ka1>Ka2>Kb，说明NH4＋的水解程度大于C2O42－的水解程度，溶液应显酸性，盐类水解程度微弱，根据化学式，c(NH4＋)最多，因此离子浓度大小顺序是c(NH4＋)>c(C2O42－)>c(H＋)>c(HC2O4－)>c(OH－)；（5）制取CoC2O4·2H2O，需要进行的操作时蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。