Question

【題目】工業(yè)上常用水鈷礦（主要成分為Co2O3，還含少量Fe2O3、 Al2O3、MgO、CaO等雜質(zhì)） 制備鈷的氧化物，其制備工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）在加入鹽酸進行“酸浸”時，能提高“酸浸”速率的方法有______________（任寫一種）。

（2）“酸浸”后加入Na2SO3，鈷的存在形式為Co2+，寫出產(chǎn)生Co2+反應(yīng)的離子方程式_______________________________。

（3）溶液a中加入NaClO的作用為_______________________________。

（4）沉淀A 的成分為__________________。操作2的名稱是___________________。

（5）已知: Ksp (CaF2)=5.3×10-9，Ksp(MgF2)=5.2×10-12，若向溶液c 中加入NaF溶液，當Mg2+恰好沉淀完全即溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5moI/L，此時溶液中c(Ca2+)最大等于_________mol·L-1。

（6）在空氣中煅燒CoC2O4 生成鈷的某種氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質(zhì)量為12.05 g，CO2的體積為6.72 L（標準狀況），則此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________。

Answer 1

【答案】 將水鈷礦石粉碎；充分攪拌；適當增加鹽酸濃度；提高酸浸溫度等 2Co3++SO32-+H2O＝2Co2++SO42-+2H+ 將溶液中Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3 Al(OH)3 過濾 0.01（0.0102） 3CoC2O4+2O2 Co3O4+6CO2

【解析】試題分析：本題以水鈷礦為原料制備鈷的氧化物的流程為載體，考查流程的分析，提高反應(yīng)速率的措施，方程式的書寫，溶度積的計算，化學(xué)計算。

（1）“酸浸”時為固體與液體的反應(yīng)，根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，在加入鹽酸進行“酸浸”時，能夠提高“酸浸”速率的方法有：將水鈷礦石粉碎，增大接觸面積；充分攪拌；適當增加鹽酸的濃度；適當提高酸浸的溫度等。

（2）酸浸時水鈷礦中的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO溶解轉(zhuǎn)化為CoCl3、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2；加入Na2SO3，鈷的存在形式為Co2+，Co3+被還原為Co2+，則SO32-被氧化成SO42-，產(chǎn)生Co2+的反應(yīng)可表示為：SO32-+Co3+→Co2++SO42-，根據(jù)得失電子守恒配平為：SO32-+2Co3+→2Co2++SO42-，根據(jù)溶液呈酸性和電荷守恒，生成Co2+的離子方程式為SO32-+2Co3++H2O=2Co2++SO42-+2H+。

（3）加入Na2SO3還會將Fe3+還原為Fe2+，反應(yīng)的離子方程式為SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++SO42-+2H+；溶液a中含有Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液a中加入NaClO，NaClO具有強氧化性，將Fe2+氧化成Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O。

（4）加入NaClO溶液后得到的溶液b中含有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等；向溶液b中加入NaHCO3調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去，沉淀A的成分為Fe（OH）3、Al（OH）3；溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等，向溶液c中加入NaF，Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀，操作2的名稱為過濾。

（5）當Mg2+恰好沉淀完全，Ksp（MgF2）=c（Mg2+）·c2（F-）=5.210-12，c（Mg2+）=1.010-5mol/L，則c2（F-）=5.210-7；Ksp（CaF2）=c（Ca2+）·c2（F-）=5.3109，c（Ca2+）=5.310-9（5.210-7）=0.0102（mol/L），此時溶液中c（Ca2+）最大等于0.0102mol/L。

（6）n（CO2）==0.3mol，根據(jù)C守恒，n（CoC2O4）=0.15mol，根據(jù)Co守恒，n（Co）=0.15mol，所得鈷的氧化物中n（O）==0.2mol，n（Co）：n（O）=0.15mol：0.2mol=3:4，生成的鈷的氧化物的化學(xué)式為Co3O4，在空氣中煅燒CoC2O4的化學(xué)方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。