Question

草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钻矿[主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等]制取CoC₂O₄.2H₂O工艺流程如下：

己知：，①浸出液含有的阳离子主要有H^＋、Co^2＋、Fe^2＋、Mn^2＋、Ca^2＋、Mg^2＋、Al^3＋等；

②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
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是                   。

（2）将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液可以来制取NaClO₃，请写出该反应的离子方程式为______________；实验需要制取10.65克NaClO₃，需要的氯气由电解食盐水生成，若不考虑反应过程中的损失，则同时生成的氢气的体积为____             ．（标准状况下）。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系 ，如图所示。滤液II中加入萃取剂的作用是            ；使用萃取剂最适宜的pH是            （填选项序号）。

A．接近2.0

B．接近3.0

C．接近5．0

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知K_sp(MgF₂)=7.35×10^－11，K_sp(CaF₂)=1.05×10^－1。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg^2＋)/c(Ca^2＋)=________

（5）为测定制得的无水草酸钴样品的纯度，现称取样品mg，先用适当试剂将其转化，得到纯净的草酸铵溶液，再用过量的稀硫酸酸化，用c mol/L高锰酸钾溶液去滴定，当溶液由           时（填颜色变化），共用去高锰酸钾溶液V mL，计算草酸钴样品的纯度为               。

（6）浓度均为0.l mol/L的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2－、CO₃^2－、HSO₃^－、HCO₃^－浓度从大到小的顺序为          

已知：H₂SO₃    Ka₁=1.54×10^－2     Ka₂=1.02×10^－7

H₂CO₃    Ka₁=4.3×10^－7     Ka₂=5.6×10^－11

Answer

（1）将Co3+、Fe3+还原；（2）3Cl2+6OH－ClO3－+5Cl－+3H2O，6.72 L；（3）除去Mn2+，B；（4）0.7；（5）无色变为浅紫色（或紫红色），且半分钟内不变色，0.3675cv/m×100%或36.75cv/m%；（6）c(SO32－)>c(CO32－)>c(HCO3－)>c(HSO3－) 。

【解析】

试题分析：（1）对比水钻矿的成分和浸出液中含有的阳离子，加入Na2SO3的目的是把Fe3＋→Fe2＋、Co3＋→Co2＋，将Co3＋、Fe3＋还原；（2）氯气在加热条件下和浓碱反应生成NaClO3，发生的离子反应方程式为3Cl2＋6NaOH5NaCl＋NaClO3＋3H2O；（3）电解食盐水的反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，因此建立的关系是：3H2～3Cl2～NaClO3，因此生成的氢气的体积为10.65×3×22.4/106.5L=6.72L；（3）根据流程图，加入萃取剂的目的是除去Mn2＋，根据萃取率和pH的关系，当pH=3时，Mn2＋萃取率高，Co2＋萃取率低，因此选项B正确；（4）c(Mg2＋)/c(Ca2＋)=c(Mg2＋)×c2(F－)/[c(Ca2＋)×c2 c(F－)]=Ksp(MgF2)·K－1sp(CaF2)=7.35×10－11/1.05×10－10=0.7；（5）草酸铵溶液中滴加高锰酸钾溶液，达到终点的标志为：无色变为浅紫色（或紫红色），且半分钟内不变色，根据得失电子数目守恒n(C2O42－)×2×1=V×10－3×c×5，解得n(C2O42－)=2.5×10－3×Vcmol，n(CoC2O4)=n(C2O42－)= 2.5×10－3×Vcmol，纯度为2.5×10－3×Vcmol×147/m×100%=0.3675cv/m×100%或36.75cv/m%；（6）根据盐类水解的规律，越弱越水解，根据电离平衡常数，电离平衡常数越大，酸性越强，得出离子浓度大小顺序是：c(SO32－)>c(CO32－)>c(HCO3－)>c(HSO3－) 。

考点：考查氧化还原反应、溶度积、滴定实验、电离平衡常数、盐类水解等知识。