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：

已知：①焙烧后 Mn 元素的化合价为+2

②

物质	MgF2	CaF2	CoF2	MgC2O4	CaC2O4	CoC2O4
溶度积	4×10^－^9	5.3×10^－^9	4×10^－^3	5×10^－^6	6.4×10^－^9	1.7×10^－^7

(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)滤液 1 含有的阴离子是 ____________ 。

(3)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：___________________

(4)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。请用化学平衡移动原理解释加入 Na₂CO₃ 溶液能除去溶液中铁元素的原因____________。

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：_____。

(5)树德中学化学兴趣小组欲探究 CoC₂O₄•2H₂O 受热后的分解产物，取 5.49gCoC₂O₄•2H₂O（摩尔质量为183g/mol）于硬质玻璃管中加热一段时间，冷却、称量，剩余氧化物固体的质量为 2.41g。书写 CoC₂O₄•2H₂O受热分解的化学方程式___________________________________。

Answer

将废旧钴片粉碎或适当增大空气的进气量 AlO2-、OH- 或 溶液中存在铁离子的水解平衡：，向该体系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反应，使c(H+)降低，促进水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀 草酸钴的溶度积比草酸钙大，与草酸镁很接近，先减少钙、镁离子的浓度，可以避免再沉钴时引入钙、镁杂质

【解析】

由流程图可知，废钴片在空气中焙烧后，生成钴、锰、铁的氧化物以及氧化镁、氧化铝、氧化钙、二氧化碳等，加入氢氧化钠溶液碱浸可以与氧化铝反应生成偏铝酸钠，从而过滤除去，然后再用稀硫酸浸取钴元素，使其转化为离子，同时锰、铁、钙、镁元素也转化为相应的离子，再经过溶液净化除去铁、锰、钙、镁，最后用草酸铵溶液沉淀钴离子，得到草酸钴，据此分析解答。

(1)将废旧钴片粉碎或适当增大空气的进气量，可以在焙烧时使废旧钴金属片充分反应，故答案为：将废旧钴片粉碎或适当增大空气的进气量；

(2)加入氢氧化钠溶液碱浸，Al2O3与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，则滤液 1 的溶质为偏铝酸钠和过量的氢氧化钠，则含有的阴离子是AlO2-、OH-，故答案为：AlO2-、OH-；

(3)Na2SO3具有还原性，可以将+3价钴的氧化物还原为+2价钴离子，发生反应的离子方程式为或，故答案为：或；

(4)①加H2O2，可以将Fe2+氧化为Fe3+，在溶液中存在铁离子的水解平衡：，则向该体系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反应，使c(H+)降低，促进水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀，故答案为：溶液中存在铁离子的水解平衡：，向该体系中加入Na2CO3溶液后，CO32-和H+反应，使c(H+)降低，促进水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀；

②NaClO具有强氧化性，可以将Mn2+氧化为MnO2，从而过滤除去，发生反应的离子方程式为：，故答案为：；

③由表格中的溶度积数据可知，草酸钴的溶度积比草酸钙大，与草酸镁很接近，则为了避免在沉钴时，将钙离子、镁离子同时沉淀，应先加入NH4F溶液，沉淀大部分的钙、镁的离子，再加入草酸沉淀钴离子，故答案为：草酸钴的溶度积比草酸钙大，与草酸镁很接近，先减少钙、镁离子的浓度，可以避免在沉钴时引入钙、镁杂质；

(5)5.49g CoC2O4•2H2O的物质的量为，则剩余的钴的氧化物固体中氧元素的物质的量为，则该氧化物中Co与O元素物质的量之比为3:4，则该钴的氧化物的化学式为Co3O4，由此可知部分Co的化合价升高，失电子，则C元素应得电子，化合价降低，生成CO，根据得失电子守恒、元素守恒配平该方程式，还应有CO2和H2O生成，故发生反应的化学方程式为，故答案为：。