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，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________（寫化學(xué)式）。

（7）實(shí)驗(yàn)室稱取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】12h90℃SiO2（二氧化硅）2Co2O3＋4H2SO4（濃）4CoSO4＋4H2O＋O2↑2Na+＋6Fe3+＋4SO42－＋12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H+2.0×10-5Cu2S、SNiSO4鈷的產(chǎn)率=

【解析】

(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變?yōu)?/span>+2價(jià)，化合價(jià)降低，應(yīng)該是O元素被氧化成氧氣，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－＋12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋12H+；（4），c(Mg2+)=10-5mol·L－1代入公式，求出c(Ca2+)=2.0×10-5mol·L－1；(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，硫酸銅中Cu的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?/span>+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、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)為硫酸鈉和NiSO4；（7）根據(jù)產(chǎn)率的公式，得出鈷的產(chǎn)率為。