Question

草酸钴是制备高品质钴氧化物和单质钴粉的重要中间产品。用含钴废料（主要成分为Co，含有一定量的Ni、Al₂O₃、Fe、SiO₂等）可以制备草酸钴晶体（CoC₂O₄·2H₂O）。一种制备方法是选择草酸做沉淀剂，工业流程如图。

己知：①相关金属离子以氢氧化物形式沉淀完全的pH如下：

金属离子	Fe^3+	Al^3+	Co^2+	Fe^2+	Ni^2+
沉淀完全的pH	3.7	5.2	9.2	9.6	9.5

②CoC₂O₄+2C₂O[Co(C₂O₄)₃]^4-。

回答下列问题：

（1）CoC₂O₄中Co的化合价是___。

（2）浸出液中含有的阳离子除了H⁺、Co²⁺外，还有___。

（3）滤渣II的主要成分有___（填化学式）。

（4）加入RH的目的是___，操作a的名称是___。

（5）用一定浓度的草酸沉淀Co²⁺时，lg[Co]_T，随溶液pH变化如图所示（[Co]_T表示Co以非沉淀形式存在的各种形态浓度之和）。

①沉淀Co²⁺时，应控制pH在___。

②lg[Co]_T随pH的增大先减小后增大的原因为___。

（6）母液经氯气氧化后溶液中的盐酸可以循环使用，写出母液与氯气反应的化学方程式___。

Answer

+2 Fe2+、Ni2+、Al3+ Fe(OH)3、Al(OH)3 萃取Ni2+、与Co2+分离 分液 2.0 随pH增大，c(C2O)增大，Co2+更多以CoC2O4形式存在，lg[Co2+]T减小，随着pH的继续增大，c(C2O)增大，促进CoC2O+2C2O[Co(C4O4)3]4-正向进行，lg[Co2+]T增大 Cl2+H2C2O4=2CO2+2HCl

【解析】

含钴废料（主要成分为Co，含有一定量的Ni、Al2O3、Fe、SiO2等）加入盐酸后，Co 、Ni、Al2O3、Fe与盐酸反应生成Co2+、Ni2+、Fe2+、Al3+，SiO2不与盐酸反应故滤渣I为SiO2；向浸出液中加入过氧化氢和氧化钴，氧化亚铁离子并调节pH，使Fe(OH)3、Al(OH)3以沉淀形式析出；再加入RH，生成溶于有机物的NiR2，分液后再加入草酸经操作生成草酸钴晶体。

(1)草酸根离子为-2价，故CoC2O4中Co的化合价为+2价；

(2)综上分析，浸出液中含有的阳离子除了H+、Co2+外，还有反应生成的、Ni2+、Fe2+、Al3+；

(3)因亚铁离子完全沉淀的pH大于钴离子，为防止钴离子的损失，加入过氧化氢氧化亚铁离子，使亚铁离子转化为铁离子，再加入氧化钴，调节pH，使Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去；

(4)滤液中含有Co2+、Ni2+，为了除去镍离子得到纯净的钴离子，故加入RH生成溶于有机物的NiR2而使Ni2+与Co2+分离；操作a将有机相和水相分离，操作名称为分液；

(5) ①根据图像可知，为了尽可能生成草酸钴沉淀，则o以非沉淀形式存在的各种形态浓度之和应尽可能得小，故pH应控制在2.0；

②用一定浓度的草酸沉淀Co2+，随pH增大，c(C2O)增大，Co2+更多以CoC2O4形式存在，lg[Co2+]T减小，随着pH的继续增大，c(C2O)增大，促进CoC2O+2C2O[Co(C4O4)3]4-正向进行，lg[Co2+]T增大；

(6)母液中主要成分为草酸，草酸与氯气发生氧化还原反应生成二氧化碳和氯化氢，反应方程式为Cl2+H2C2O4=2CO2+2HCl。