Question

废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法回收WC和制备Co₂O₃的工艺流程简图：

已知：在上述流程中，各种金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Co^2+
开始沉淀的pH	1.9	7.0	6.5
沉淀完全的pH	3.2	9.0	9.4

回答下列问题：

(1)通入氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择的pH的范围是_______。

(2)已知：K_sp(CoCO₃)＝1.4×10^－13，K_sp(CoC₂O₄)＝6.3×10^－8。若仅从沉淀转化角度考虑，在0.01mol/L Na₂C₂O₄溶液中加入CoCO₃固体能否转化为CoC₂O₄沉淀？通过计算说明：_________。

Answer

3.2≤pH＜6.5 c(Co2＋)＝＝＝4×10−7 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42−)＝4×10−7×0.01＝4×10−9＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×10−8，故不能转化为CoC2O4沉淀

【解析】

电解时阴极得到电子，由于HCl是电解质溶液，所以阴极是氢离子放电生成氢气，阳极是Fe失去电子生成Fe2＋离子，Co−失去电子生成Co2＋，WC在阳极沉淀。溶液中加入双氧水将Fe2＋离子氧化生成Fe3＋离子，再入氨水控制pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀。过滤分离，滤渣为Fe(OH)3，滤液中主要含有CoCl2、NH4Cl，滤液中加入NH4HCO3生成CoCO3沉淀，过滤分离、洗涤后灼烧CoCO3分解生成Co2O3；

(1)通入氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀；

(2)由Ksp(CoCO3)＝1.4×10−13计算CoCO3饱和溶液中c(Co2＋)，再计算浓度积Qc＝c(Co2＋)×c(C2O42−)，与Ksp(CoC2O4)比较判断。

电解时阴极得到电子，由于HCl是电解质溶液，所以阴极是氢离子放电生成氢气，阳极是Fe失去电子生成Fe2＋离子，Co−失去电子生成Co2＋，WC在阳极沉淀。溶液中加入双氧水将Fe2＋离子氧化生成Fe3＋离子，再入氨水控制pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀。过滤分离，滤渣为Fe(OH)3，滤液中主要含有CoCl2、NH4Cl，滤液中加入NH4HCO3生成CoCO3沉淀，过滤分离、洗涤后灼烧CoCO3分解生成Co2O3；

(1)通入氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Co2＋不能沉淀，由表中数据可知应控制：3.2≤pH＜6.5，故答案为：3.2≤pH＜6.5；

(2)CoCO3饱和溶液中c(Co2＋)＝＝＝4×10−7 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42−)＝4×10−7×0.01＝4×10−9＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×10−8，故不能转化为CoC2O4沉淀，

故答案为：c(Co2＋)＝＝＝4×10−7 mol/L，c (Co2＋)×c(C2O42−)＝4×10−7×0.01＝4×10−9＜Ksp(CoC2O4)＝6.3×10−8，故不能转化为CoC2O4沉淀。