Question

钴及其化合物在工业中运用广泛，从某工业废料中制备草酸钴的工业流程如图：

已知：①废料中主要含有三氧化二钴。含少量F₂O₃、Al₂O₃、MnO、CaO、SiO₂等；

②浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等；

③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

(1)在浸出过程中加入Co₂O₃与盐酸反应生成气体，此反应的离子方程式为___________________ ；实验室中检验该气体的方法是________________。

(2)加入试剂A的目的是_________________，废渣的主要成分是_______________，在浸出液中先加入双氧水反应，再加入碳酸钠的原因是(试用离子方程式和必要的文字简述其理)___________。

(3)萃取后余液中加入(NH₄)₂C₂O₄沉淀Co²⁺，判断Co²⁺沉淀完全的操作是____________________。

(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图所示，在滤液II中适宜萃取的pH为_____(填序号)

A.接近2.0   B. 接近3.0     C. 接近5.0

(5)在空气中加热CoC₂O₄固体，经测定，210℃～290℃的过程中只产生CO₂和一种化合物，该化合物中钴元素的质量分数为73.44%。此过程发生反应的化学方程式是________________________。

Answer

Co2O3+6H++2Cl－=2Co2++Cl2↑+3H2O用湿润的淀粉碘化钾试纸检验确保Co3+完全被还原成Co2+SiO2将Fe2+氧化为Fe3+，再加入的碳酸钠（或）与H+反应，降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR(OH)3+3H+向右移动，而产生氢氧化物沉淀静置后，向上层清液继续加(NH4)2C2O4，无沉淀现象出现B3CoC2O4+2O2  Co3O4+6CO2

【解析】

(1)在浸出过程中加入Co2O3与盐酸反应生成CoCl2和Cl2，发生反应的离子方程式为Co2O3+6H++2Cl－=2Co2++Cl2↑+3H2O；实验室通常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，若试纸变蓝色，可证明此气体为氯气；

(2)加入的试剂A应该是Fe，其目的是为了确保Co3+完全被还原成Co2+，废料中含有SiO2不溶于稀盐酸，所得废渣的主要成分是SiO2，在浸出液中先加入双氧水反应，使溶液中的Fe2+完全氧化为Fe3+，再加入的碳酸钠（或CO32-）与H+反应， c(H+)降低，使Fe3+和Al3+（用R3+代替）的水解平衡R3++3H2OR(OH)3+3H+向右移动，而产生氢氧化物沉淀；

(3)萃取后余液中加入(NH4)2C2O4沉淀Co2+，当静置后，向上层清液继续加(NH4)2C2O4，无沉淀现象出现可判断Co2+沉淀；

(4)由图示可知当溶液pH=3左右时，Fe3+、Al3+及Mn2+的萃取率最高，而Co2+的萃取率较低，故答案为B；

（5）该化合物中Co的质量分数为73.44%，故Co︰O的原子个数比为=3︰4，则该化合物的化学式为Co3O4，故方程式为3CoC2O4+2O2_Co3O4+6CO2。