Question

草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co₂O₃，含少量Ni、Fe、Al₂O₃、CaO、炭及有机物等)制取CoC₂O₄的工艺流程如下：

己知：①草酸钴晶体难溶于水

②RH为有机物，可用RH、有机溶剂萃取出溶液中的Ni²⁺

③几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的PH如表所示：

	Fe^3+	Co^2+
开始沉淀时	1.9	7.1
沉淀完全时	3.7	9.1

(1)“焙烧”的目的_______。   

(2)“碱浸”过程中Al₂O₃发生反应的化学方程式为_______。

(3) 经硫酸酸化后，“钴浸出”过程中Co³⁺转化为Co^2＋的离子方程式为_______。

(4)“浸出液B”中加入CoO并调节pH值至3.7~7.1的目的为_______。

(5) 加入NaF溶液可将钙离子转化为沉淀并过滤除去，若所得滤液中c(F^－)=1.0×10^－2mol·L⁻¹，则滤液中c(Ca^2＋)为_______mol·L⁻¹[已知K_sp(CaF₂)=1.05×10^－10]。

(6) 萃取后水层中含有大量的Co²⁺，将水层与酸性KMnO₄溶液充分混合生成Co³⁺、Mn²⁺，理论上完全反应消耗的n(Co²⁺)∶n(MnO₄^－)=_______。

Answer

除去炭和有机物 Al2O3 + 2NaOH =2NaAlO2 + H2O 2Co3+ ++H2O = 2Co2+ ++3H+ 使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀 1.05×10－6 5:1

【解析】

含钴废料通过“焙烧”除去炭及有机物；“碱浸”加NaOH溶液将Al2O3变为NaAlO2除去；“钴浸出”得到含Co2+、Fe2+、Ni2+、Ca2+、SO42-的浸出液B；含Co2+、Fe2+、Ni2+、Ca2+、SO42-的浸出液B中加H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，加入CoO调节pH值至3.7~7.1、过滤除去Fe3+，得含Co2+、Ni2+、Ca2+、SO42-的滤液A；含Co2+、Ni2+、Ca2+、SO42-的滤液A中加入NaF溶液将Ca2+变为CaF2沉淀，再经过滤除去CaF2得含Co2+、Ni2+、SO42-、Na+的滤液B；含Co2+、Ni2+、SO42-、Na+的滤液B加RH萃取Ni2+，除去RH层，得含Co2+、Na+、SO42-的溶液，据此解答。

(1)“焙烧”的目的是除去炭和有机物，故答案为：除去炭和有机物；

(2)“碱浸”过程中Al2O3和NaOH反应生成NaAlO2和H2O，发生反应的化学方程式为Al2O3 + 2NaOH =2NaAlO2+ H2O，故答案为：Al2O3 + 2NaOH =2NaAlO2+ H2O；

(3)HSO3-具有还原性，将Co3+还原为Co2＋，自身被氧化成SO42-，反应的离子方程式为：2Co3+++H2O = 2Co2+++3H+，故答案为：2Co3+++H2O = 2Co2+++3H+；

(4)“浸出液B”中加入CoO并调节pH值至3.7~7.1的目的是使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，故答案为：使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀；

(5)由Ksp(CaF2)=c(Ca2＋)×c2(F－)得：c(Ca2＋)== 1.05×10－6mol·L−1，故答案为：1.05×10－6；

(6)1molCo2+变为Co3+，失1mol电子，1molMnO4-变为1molMn2+，得(7-2)mol=5mol电子，根据得失电子守恒得：n(Co2+)∶n(MnO4－)=5:1，故答案为：5:1。