Question

某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃和SiO₂，及一定量的Fe₂O₃、MgO和CaO等。由该矿石制Co₂O₃的部分工艺流程如图：

回答下列问题：

（1）“浸泡”过程中，钴(III)可转化为CoSO₄，写出该转化的相关化学方程式：__。

（2）“除铜”若选用MnS，计算常温下该“除铜”反应的平衡常数K=__。［保留2位有效数字；已知常温下K_sp(MnS)=2.5×10^–13，K_sp(CuS)=1.3×10^–36]

（3）①步骤I中加入NaClO₃与Fe²⁺反应的离子方程式为__。

②常温下，溶液中金属离子(Mⁿ⁺)的pM［pM=–lgc(Mⁿ⁺)]随溶液pH变化关系如图所示，设加入NaClO₃后，溶液中的c(Co²⁺)为0.1mol•L^-1，依据如图分析，步骤I中加入Na₂CO₃调整溶液pH范围为__。［当c(Mⁿ⁺)≤10^–6mol•L^–1，即认为该金属离子沉淀完全]

（4）步骤II中加入足量NaF的目的是__。

（5）过滤出的CoC₂O₄•2H₂O固体经洗涤后，证明固体已洗净的操作为__。

（6）若某工厂用m₁kg该铜钴矿石制备了m₂kgCo₂O₃，假设产率为a，则该矿石中钴元素的百分含量为__。

Answer

2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O 1.9×1023 ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 3～7.6(或3≤pH<7.6) 形成沉淀，除去溶液中钙、镁离子 取少量最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则证明已洗净 %

【解析】

铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，及一定量的Fe2O3、MgO和CaO等，由流程可知，加入过量稀硫酸和Na2SO3，可得Co2＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋，加入的Na2SO3主要是将Co3＋、Fe3＋还原为Co2＋、Fe2＋，加MnS可沉铜，然后加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入Na2CO3调pH，可以使Fe3＋沉淀，过滤后所得滤液主要含有Co2＋、Mg2＋、Ca2＋，再用NaF溶液除去钙、镁离子，过滤后，向滤液中加入浓Na2CO3溶液转为CoCO3固体，溶于盐酸后加入草酸铵溶液得到草酸钴晶体，煅烧后制得Co2O3。

（1）“浸泡”过程中，钴(III)可转化为CoSO4，该转化的相关化学方程式：2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O。故答案为：2CoO(OH)+2H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Na2SO4+3H2O；

（2）“除铜”若选用MnS，发生MnS+Cu2＋CuS+Mn2＋，常温下该“除铜”反应的平衡常数K==1.9×1023，故答案为：1.9×1023；

（3）①步骤I中加入NaClO3与Fe2+反应，生成Cl-和Fe3+，离子方程式为ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O。故答案为：ClO+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

②设加入NaClO3后，溶液中的c(Co2+)为0.1mol•L-1，依据如图分析，pH＞3时Fe3＋完全沉淀，使CO2＋不转化为沉淀，pH＜7.6即可，步骤I中加入Na2CO3调整溶液pH范围为3～7.6(或3≤pH<7.6)。［当c(Mn+)≤10–6mol•L–1，即认为该金属离子沉淀完全]。故答案为：3～7.6(或3≤pH<7.6)；

（4）步骤II中加入足量NaF的目的是形成沉淀，除去溶液中钙、镁离子。故答案为：形成沉淀，除去溶液中钙、镁离子；

（5）过滤出的CoC2O4•2H2O固体经洗涤后，检验洗涤液是否含有Cl-，证明固体已洗净的操作为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则证明已洗净。故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则证明已洗净；

（6）若某工厂用m1kg该铜钴矿石制备了m2kg Co2O3，假设产率为a，设该矿石中钴元素的百分含量为x，由原子守恒可知m1kg×x×a×=m2kg，解得x=%。故答案为：%。