Question

【題目】一種利用化肥中廢催化劑(含CoO、Co、Al2O3及少量FeO)制取明礬和CoSO4粗產(chǎn)品的工藝流程如下：

已知：(i)相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示：

(ⅱ)Al(OH)3在堿性條件下開始溶解時(shí)的pH為7.8，完全溶解時(shí)的pH為11。

回答下列問題：

(1)寫出H2O2的電子式：___________。

(2)下列措施一定能提高步驟I中A13+和Co2+的浸取率的是___________(填標(biāo)號(hào))

a．將廢催化劑粉磨為細(xì)顆粒

b．步驟I中的硫酸采用98%的濃硫酸

c．適當(dāng)提高浸取時(shí)的溫度

(3)步驟Ⅱ中，寫出“氧化”過(guò)程中Fe2+被氧化的離子方程式：___________，若“氧化”后再“調(diào)節(jié)pH=3”，造成的后果是___________。

(4)步驟Ⅲ中加K2CO3應(yīng)控制pH的范圍為___________。

(5)測(cè)定CoSO4粗產(chǎn)品中鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的步驟如下：準(zhǔn)確稱取ag產(chǎn)品，先經(jīng)預(yù)處理，然后加入過(guò)量的冰乙酸，在加熱煮沸下，緩慢滴加KNO2溶液直至過(guò)量，生成不溶于乙酸的K3[Co(NO2)6]，再經(jīng)過(guò)濾、洗滌及干燥，稱量沉淀的質(zhì)量為bg。

①KNO2溶液氧化并沉淀Co2+的離子方程式為___________(已知KNO2被還原為NO)。

②粗產(chǎn)品中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________(Mr{K3[Co(NO2)6]}=452，列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】 ac 2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+ Fe3+對(duì)雙氧水的分解有催化作用，造成原料利用率低 pH11 Co2++3K++7NO2-+2CH3COOHK3[Co(NO2)6] ↓+NO↑+ H2O+2CH3COO- 100%

【解析】

廢催化劑(含CoO、Co、Al2O3及少量FeO)加入硫酸酸浸反應(yīng)后得到浸取液，主要含有Co2+、Al3+、Fe2+、H+和SO42-等離子，調(diào)節(jié)溶液的pH=3，再加入H2O2，Fe2+被氧化為Fe3+并產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀。過(guò)濾后，濾液中加入K2CO3調(diào)節(jié)pH，生成Co(OH)2沉淀和KAlO2溶液，經(jīng)過(guò)濾分離。Co(OH)2沉淀加硫酸溶解經(jīng)后續(xù)處理得到粗產(chǎn)品CoSO4，濾液加硫酸酸化得到硫酸鋁鉀溶液，經(jīng)結(jié)晶得到明礬，以此分析解答。

(1)H2O2為共價(jià)化合物，兩個(gè)氧原子共用一對(duì)電子，電子式為：，

因此，本題正確答案是：；

(2) a．將廢催化劑粉磨為細(xì)顆粒，增大反應(yīng)物的接觸面積，能提高浸取率，故a正確；

b．該反應(yīng)為H+參加的離子反應(yīng)，98%的濃硫酸中的氫離子濃度極小，不利于酸浸，故b錯(cuò)誤；

c．升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以適當(dāng)提高浸取時(shí)的溫度，能提高浸取率，故c正確。

因此，本題正確答案是：ac；

(3)Fe2+被氧化為Fe3+，pH=3時(shí)產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，離子方程式為：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；Fe3+對(duì)雙氧水的分解有催化作用，若“氧化”后再“調(diào)節(jié)pH=3”，會(huì)造成原料利用率低。

因此，本題正確答案是：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；Fe3+對(duì)雙氧水的分解有催化作用，造成原料利用率低；

(4) 由已知(i)可知，Co2+沉淀完全的pH為9.2，由已知(ⅱ) 可知，Al(OH)3完全溶解時(shí)的pH為11，所以要分離出Al3+，應(yīng)控制pH的范圍為pH11，

因此，本題正確答案是：pH11；

(5)①KNO2將Co2+氧化為Co3+，并生成K3[Co(NO2)6] 沉淀，NO2-被還原為NO，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒及原子守恒寫出離子方程式為Co2++3K++7NO2-+2CH3COOHK3[Co(NO2)6] ↓+NO↑+ H2O+2CH3COO-。

因此，本題正確答案是：Co2++3K++7NO2-+2CH3COOHK3[Co(NO2)6] ↓+NO↑+ H2O+2CH3COO-；

②bg K3[Co(NO2)6]中含Co元素的質(zhì)量為bg×，

則粗產(chǎn)品中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%，

因此，本題正確答案是：×100%。