利用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、...

利用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：

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

②沉淀I中只含有两种沉淀；

③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）浸出过程中Co2O3发生反应的离子反应方程式为___________。

（2）NaClO3在浸出液中发生的离子反应方程式为_________________。

（3）加入Na2CO3调PH至5.2，目的是__________________________；萃取剂层含锰元素，则沉淀II的主要成分为_____________。

（4）操作I包括：将水层加入浓盐酸调整PH为2-3，___________、____________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

（5）为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是____________________（回答一条原因即可）。

（6）将5.49g草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）置于空气中加热，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表．

温度范围/℃	固体质量/g
150～210	4.41
290～320	2.41

经测定，整个受热过程，只产生水蒸气和CO2气体，则290～320℃温度范围，剩余的固体物质化学式为__。

［已知： CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183g·mol-1］

Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 使Fe3+和Al3+沉淀完全 CaF2和MgF2 蒸发浓缩冷却结晶产品中结晶水含量低；产品中混有氯化钠杂质（回答一条即可） Co3O4或者CoO·Co2O3 【解析】含钴废料中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息①中浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等，则进入的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+。工艺流程最终得到草酸钴，加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂，将Mn2+萃取，萃取后的余液中主要含有CoCl2，进入草酸铵溶液得到草酸钴。（1）根据以上分析可知浸出过程中Co2O3发生反应的离子反应方程式为Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O；（2）NaClO3具有氧化性，能将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，自身被还原生成氯离子，同时生成水，离子反应方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；（3）根据以上分析可知加入Na2CO3调pH至5.2的目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全；沉淀II的主要成分为CaF2和MgF2；（4）操作I包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2-3，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、减压烘干等过程；（5）粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%，这说明氯离子含量偏高，因此其原因可能是产品中结晶水含量低，或产品中混有氯化钠杂质；（6）5.49g草酸钴晶体的物质的量是0.03mol，分解生成水的质量是0.06mol×18g/mol=1.08g，所以150～210℃时结晶水完全失去，剩余固体是CoC2O4；290～320℃时剩余固体中Co的质量是0.03mol×59g/mol＝1.77g，氧原子的质量是2.41g-1.77g=0.64g，物质的量是=0.04mol，则固体中Co原子与O原子物质的量之比为3：4，所以化学式为Co3O4或者CoO·Co2O3。

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考点分析：

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某地以高硫铝土矿主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2和少量的FeS2等提取氧化铝和磁性氧化铁，直接碱溶法往往形成铝硅酸钠沉淀[NamAlmSinO16(OH)5]而造成铝损失。一种改进后的流程如下：

⑴铁在元素周期表中的位置是________________；NamAlmSinO16(OH)5中的m和n之间满足什么样的代数式________；写出滤渣Ⅰ主要成分的一种用途：________________________；反应Ⅲ加入FeS2的目的是作为________________________填“氧化剂”或“还原剂”。

⑵焙烧Ⅰ过程中会产生大量红棕色烟尘和SO2气体，写出产生这一现象的化学方程式：________________________________________________。

⑶焙烧Ⅱ由氧化铝、氧化铁制得可溶性的NH4Al(SO4)2、NH4Fe(SO4)2。提取率随温度、时间变化曲线如图所示，最佳的焙烧时间与温度是________________。若以NH4R(SO4)2表示NH4Al(SO4)2、NH4Fe(SO4)2，相关的化学反应方程式为________________________。

⑷下列有关铝硅酸钠[NamAlmSinO16(OH)5]中所含元素性质的说法正确的是________。

A.因为原子半径：Na > S，所以离子半径：Na+ > S2－

B.因为非金属性：S > Si，所以简单气态氢化物稳定性：SiH4 < H2S

C.因为非金属性：O > S，所以沸点； H2S > H2O

D.因为金属性：Na > Al，所以碱性：NaOH > Al(OH)3

⑸为了测定Wg高硫铝土矿中铝元素的含量，将流程中制取的Al2O3溶解于足量稀硫酸，配成250mL溶液，取出25mL，加入c mol·L－1 EDTA标准溶液amL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用b mol·L－1 CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液V mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1:1)。则Wg高硫铝土矿中铝元素的质量分数为________________________用含V、W、a、b、c的代数式表示。