Question

二水合草酸钴是制备氧化钴及钴粉的重要原料。一种制备工艺流程如下：

已知：Ⅰ．水钴矿主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等

Ⅱ．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

Ⅲ．流程中加Na₂CO₃后过滤所得沉淀主要成分为Al(OH)₃、Fe(OH)₃

（1）酸浸过程中加入Na₂SO₃的作用是            .

a．用作氧化剂               b．用作还原剂               c．用作催化剂

（2）NaClO₃的作用是将浸出液中的Fe^2＋氧化成Fe^3＋，反应中ClO₃^－形成Cl^－。该反应的离子方程式为         .

（3）反应中加入Na₂CO₃溶液时需不断测量溶液的pH，使用pH试纸测定溶液pH的操作方法是：           .

（4）流程中加入萃取剂的作用是             .

（5）取18.3 g CoC₂O₄·2H₂O在空气中加热至350℃充分反应，生成钴氧化物8.03克。通过计算确定此钴氧化物的化学成分为             （填化学式）.

（6）另取一定量二水合草酸钴在某温度下分解产生的钴氧化物（其中所含Co的化合价为＋2、＋3）与480 mL 5 mol·L^－1盐酸充分反应，钴氧化物恰好完全溶解，得到CoCl₂溶液和标准状况下的黄绿色气体4.48 L。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。               （写出计算过程）

Answer

（1）b（2）ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋ = 6Fe3＋＋Cl－＋3H2O（3）将pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒醮取待测液点在试纸中央，变色后与比色卡比较读数（4）除去溶液中的Mn2＋（5） Co3O4(6)5:6

【解析】

试题分析：（1）水钴矿的主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO2、MgO、CaO，加入盐酸酸浸，浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等，钴元素的化合价由+3价降低到+2价，得电子发生还原反应，所以Na2SO3的作用是用作还原剂，失电子发生氧化反应，答案选b。

（2）根据流程图可知，NaClO3将Fe2＋氧化成Fe3＋，Cl元素的化合价由+5价得电子生成-1价的Cl－，再根据得失电子守恒和原子守恒配平，反应的离子方程式为ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋ = 6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。

（3）使用pH试纸测定溶液pH的操作方法是将pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒醮取待测液点在试纸中央，变色后与比色卡比较读数。

（4）因为浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等，加入NaClO3将Fe2＋氧化成Fe3＋，流程中加Na2CO3后过滤所得沉淀主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3，加入NaF溶液除去Ca2＋，所以流程中加入萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2＋。

（5）18.3 g CoC2O4·2H2O的物质的量为18.3g÷183g/mol=0.1 mol，在空气中加热至350℃充分反应，生成钴氧化物8.03克，设钴的氧化物为,CoxOy，59x+16y=8.03÷(0.1/x)=8.03x÷0.1，解得x:y=3：4，所以此钴氧化物的化学成分为Co3O4。

（6）n(HCl)=5 mol·L－1×480 ml=2.4 mol

n (Cl2)=4.48 L÷22.4 L·mol－1=0.2 mol

n (Co)= [n (HCl)－n (Cl2) ×2] ÷2=1 mol

n (O)=n(HCl) ÷2=1.2 mol n (Co): n (O)=5:6

考点:考查二水合草酸钴制备的工艺流程分析，钴及其化合物的性质等知识。