Question

废旧钴金属片中的钴有＋2价和＋3价，还含有锰、铁、钙、镁、铝等金属元素及碳粉等，回收钴的工艺流程如下：

（1）焙烧时为了使废旧钴金属片充分反应，可采取的措施是____________________（任写一条）。

（2）该流程中浸钴时，钴的浸出率最高只能达到70％，后来改进方法，加入使用硫酸进行第一次浸取后，再加入Na₂SO₃溶液进行第二次浸取，从而使钴的浸出率达90％以上，写出第二次浸出钴时溶液中发生反应的离子方程式：____________________。

（3）净化溶液的操作中含有多个步骤，先除铁后除锰。

①除铁：常温下，调节溶液pH为1．5～2．0后，加H₂O₂，反应一段时间，加8％Na₂CO₃溶液，将溶液的pH调至4．0～5．0。已知Fe（OH）₃的溶度积常数为4×10^－38，则当溶液的pH调至4．0时，溶液中的c（Fe^3＋）＝__________mol·L^－1。

②除锰：加入NaClO溶液。写出该离子方程式：____________________。

③减钙镁：加入NH₄F溶液，沉淀大部分的钙、镁的离子。

试解释为何草酸铵溶液沉钴前要减钙镁：______________________________。

（4）滤液2的主要成分为____________________（以化学式表示）。

（5）得到的草酸钴沉淀须洗涤干燥。写出检验沉淀已被洗净的操作与现象__________。

Answer

将废旧钴金属片粉碎（或其他合理答案均可） Co2O3+ SO32-+ 4H+ = 2Co2++ SO42-+2H2O； 4×10-8 2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O 排除钙、镁的离子对CoC2O4的制备的干扰 (NH4)2SO4 取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净

【解析】

)焙烧含有锰、铁、钙、镁、铝等金属元素及碳粉的废旧钴金属片，使其金属变成相应的氧化物，加碱后过滤除去铝元素，剩余的氧化物加稀硫酸后，铁、钙、镁的金属氧化物溶解，MnO2不溶于稀酸，所以加NaClO溶液进行除杂，溶液进化后加入草酸铵，使溶液中的钴离子变成草酸钴沉淀。以此分析解答。

(1)焙烧时为了使废旧钴金属片充分反应，可采取的措施是将金属片粉碎，增大接触面积，使反应充分，故答案：将废旧钴金属片粉碎。

(2)废旧钴金属片中的钴有＋2价和＋3价，经过煅烧后，＋2价Co变成＋3价，所以Co2O3和Na2SO3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O，所以反应的离子方程式为Co2O3+ SO32-+ 4H+ = 2Co2++ SO42-+2H2O，故答案：Co2O3+ SO32-+ 4H+ = 2Co2++ SO42-+2H2O；

(3)①由已知Fe(OH)3的溶度积常数为4×10－38，当溶液的pH调至4.0时，c(OH-)=10-10 mol·L－1，所以c(Fe3＋)＝==4×10-8 mol·L－1，所以答案：4×10-8；

②经过煅烧后，锰生成MnO2,既不溶于碱也不溶于稀酸，所以在酸性条件下, MnO2和NaClO能发生反应，该反应的离子方程式：2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O，故答案：2MnO2+ClO-+4H+=2Mn2++ ClO3-+2H2O；

③加入NH4F溶液，溶液中的钙、镁离子发生反应生成了CaF2、MgF2沉淀,因为Ksp(CoC2O4)=1.710-7, Ksp(CaC2O4)=6.410-9，Ksp(MgC2O4)=510-6，所以沉淀CoC2O4时，钙、镁的离子也会有沉淀，干扰CoC2O4的制备，所以在加草酸铵溶液沉钴前要减钙镁，故答案：排除钙、镁的离子对CoC2O4的制备的干扰；

(4)减钙镁处理后溶液中含有硫酸根离子，加入草酸铵后，溶液中还会有铵根离子，所以滤液2的主要成分为硫酸铵，其化学式表示为：(NH4)2SO4,故答案：(NH4)2SO4；

(5)加入(NH4)2C2O4反应生成 CoC2O4，溶液中可能含有SO42-，过滤得到的草酸钴晶体需要用蒸馏水洗涤，检验是否洗涤干净的方法是：取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净，故答案：取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净。