Question

【題目】廢舊鈷金屬片中的鈷有＋2 價和＋3 價，還含有錳、鐵、鈣、鎂、鋁等金屬元素及碳粉等，回 收鈷的工藝流程：

已知：①焙燒后 Mn 元素的化合價為+2

②

物質(zhì)	MgF2	CaF2	CoF2	MgC2O4	CaC2O4	CoC2O4
溶度積	4×10－9	5.3×10－9	4×10－3	5×10－6	6.4×10－9	1.7×10－7

(1)焙燒時為了使廢舊鈷金屬片充分反應(yīng)，可采取的措施是_____________（任寫一條）。

(2)濾液 1 含有的陰離子是 ____________ 。

(3)該流程中浸鈷時，鈷的浸出率最高只能達到 70％，后來改進方法，加入使用硫酸進行第一次浸取后， 再加入 Na2SO3 溶液進行第二次浸取，從而使鈷的浸出率達 90％以上，寫出第二次浸出鈷時溶液中發(fā)生反 應(yīng)的離子方程式：___________________

(4)凈化溶液的操作中含有多個步驟，先除鐵后除錳。

①除鐵：常溫下，調(diào)節(jié)溶液 pH 為 1．5～2．0 后，加 H2O2，反應(yīng)一段時間，加 8％Na2CO3 溶液，將溶液 的 pH 調(diào)至 4．0～5．0。請用化學(xué)平衡移動原理解釋加入 Na2CO3 溶液能除去溶液中鐵元素的原因____________。

②除錳：加入 NaClO 溶液。寫出該離子方程式：___________________。

③減鈣鎂：加入 NH4F 溶液，沉淀大部分的鈣、鎂的離子。 試解釋為何草酸銨溶液沉鈷前要減鈣鎂：_____。

(5)樹德中學(xué)化學(xué)興趣小組欲探究 CoC2O42H2O 受熱后的分解產(chǎn)物，取 5.49gCoC2O42H2O（摩爾質(zhì)量為183g/mol）于硬質(zhì)玻璃管中加熱一段時間，冷卻、稱量，剩余氧化物固體的質(zhì)量為 2.41g。書寫 CoC2O42H2O受熱分解的化學(xué)方程式___________________________________。

Answer 1

【答案】將廢舊鈷片粉碎或適當增大空氣的進氣量 AlO2-、OH- 或 溶液中存在鐵離子的水解平衡：，向該體系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反應(yīng)，使c(H+)降低，促進水解平衡正向移動，生成Fe(OH)3沉淀 草酸鈷的溶度積比草酸鈣大，與草酸鎂很接近，先減少鈣、鎂離子的濃度，可以避免再沉鈷時引入鈣、鎂雜質(zhì)

【解析】

由流程圖可知，廢鈷片在空氣中焙燒后，生成鈷、錳、鐵的氧化物以及氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、二氧化碳等，加入氫氧化鈉溶液堿浸可以與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，從而過濾除去，然后再用稀硫酸浸取鈷元素，使其轉(zhuǎn)化為離子，同時錳、鐵、鈣、鎂元素也轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的離子，再經(jīng)過溶液凈化除去鐵、錳、鈣、鎂，最后用草酸銨溶液沉淀鈷離子，得到草酸鈷，據(jù)此分析解答。

(1)將廢舊鈷片粉碎或適當增大空氣的進氣量，可以在焙燒時使廢舊鈷金屬片充分反應(yīng)，故答案為：將廢舊鈷片粉碎或適當增大空氣的進氣量；

(2)加入氫氧化鈉溶液堿浸，Al2O3與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，則濾液 1 的溶質(zhì)為偏鋁酸鈉和過量的氫氧化鈉，則含有的陰離子是AlO2-、OH-，故答案為：AlO2-、OH-；

(3)Na2SO3具有還原性，可以將+3價鈷的氧化物還原為+2價鈷離子，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為或，故答案為：或；

(4)①加H2O2，可以將Fe2+氧化為Fe3+，在溶液中存在鐵離子的水解平衡：，則向該體系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反應(yīng)，使c(H+)降低，促進水解平衡正向移動，生成Fe(OH)3沉淀，故答案為：溶液中存在鐵離子的水解平衡：，向該體系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反應(yīng)，使c(H+)降低，促進水解平衡正向移動，生成Fe(OH)3沉淀；

②NaClO具有強氧化性，可以將Mn2+氧化為MnO2，從而過濾除去，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：，故答案為：；

③由表格中的溶度積數(shù)據(jù)可知，草酸鈷的溶度積比草酸鈣大，與草酸鎂很接近，則為了避免在沉鈷時，將鈣離子、鎂離子同時沉淀，應(yīng)先加入NH4F溶液，沉淀大部分的鈣、鎂的離子，再加入草酸沉淀鈷離子，故答案為：草酸鈷的溶度積比草酸鈣大，與草酸鎂很接近，先減少鈣、鎂離子的濃度，可以避免在沉鈷時引入鈣、鎂雜質(zhì)；

(5)5.49g CoC2O42H2O的物質(zhì)的量為，則剩余的鈷的氧化物固體中氧元素的物質(zhì)的量為，則該氧化物中Co與O元素物質(zhì)的量之比為3:4，則該鈷的氧化物的化學(xué)式為Co3O4，由此可知部分Co的化合價升高，失電子，則C元素應(yīng)得電子，化合價降低，生成CO，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒配平該方程式，還應(yīng)有CO2和H2O生成，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，故答案為：。