Question

工业上从钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]中回收钴的两种方法如下：

已知：

①K_sp[Co(OH)₃]=1.6×10^-44，K_sp[Co(OH)₂]=6.3×10^-15，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38。

②碱性条件下，Fe(OH)₃不与亚硫酸钠反应；Fe³⁺+NH₃→不发生类似Co²⁺、Co³⁺的配位化学反应。

请回答下列问题：

(1)方法1“氨浸”时用的氨水的质量百分数为a，密度为ρg·cm^-3，该氨水的物质的量浓度为_____mol·L^-1，“氨浸”过程中发生反应的离子方程式为_______。

(2)方法1“氨浸”时，未加Na₂SO₃溶液和加入Na₂SO₃溶液时的钴浸出率如图1所示。请解释两种情况下钴浸出率不同的原因：______。

(3)方法1中，浸出温度对钴浸出率的影响如图2所示，工业上选择50℃而不是更高温度的可能的原因是_____。

(4)方法2中，为提高酸溶速率，可采取的措施是______(写出一条即可)。

(5)对比方法1和方法2，从物质分离的角度分析方法1的优点是_____。

Answer

2Co(OH)3+8NH3+ SO+4NH=2[Co(NH3)6]2++SO+5H2O Co(OH)3的Ksp太小，难以浸出，而Co(OH)2的Ksp较大，加入Na2SO3把三价钴还原成二价钴，有利于钴的浸出 50℃以上，钴的浸出率随温度的升高变化不大，且温度升高，促进氨逸出且能耗增大； 将钴渣粉碎，增大接触面积、升高温度、加强搅拌等 与方法2相比，方法1中Fe(OH)3不溶于氨水，减少了后续分离Fe3+的操作

【解析】

方法1：根据已知②，将钴渣用氨水和硫酸铵溶液、亚硫酸钠溶液“氨浸”，Fe（OH）3不溶，Co(OH)3浸取后得到含[Co(NH3)6]2+的溶液，过滤将Fe(OH)3分离；

方法2：加入硫酸浸取，得到含Co3+、Fe3+的溶液，再加入适量的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原成Co2+、Fe2+，然后经过系列操作除去其中的铁元素，得到含Co2+的滤液。

(1)氨水中的溶质为NH3，已知氨水的质量百分数为a，密度为ρg·cm-3，则其物质的量浓度c=mol/L；“氨浸”过程中的反应物有Co(OH)3、NH3、(NH4)SO4、Na2SO3，反应过程中SO将Co(OH)3还原为[Co(NH3)6]2+，则被还原成，根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得离子方程式为2Co(OH)3+8NH3+ SO+4NH=2[Co(NH3)6]2++SO+5H2O；

(2)据图可知加入Na2SO3比未加Na2SO3时钴的浸出率要高，这是因为：Na2SO3具有还原性，可以将+3价的Co元素还原为+2价，再结合题目信息可知Co(OH)2的Ksp比Co(OH)3大的多，所以浸出率不同的原因是：Co(OH)3的Ksp太小，难以浸出，而Co(OH)2的Ksp较大，加入Na2SO3把三价钴还原成二价钴，有利于钴的浸出；

(3)据图可知，50℃时，钴的浸出率达到了95%左右，已经很高，温度升高，浸出速率可能会更快，但是钴的浸出率变化不大，反而会使更多的氨气挥发，且能耗增大；

(4)钴渣是固体，所以将其粉碎，增大接触面积，或者升高温度、加强搅拌等都可以增大酸溶速率；

(5)根据分析可知，与方法2相比，方法1中Fe(OH)3不溶于氨水，减少了后续分离Fe3+的操作，缩短流程、减少步骤，降低了生产成本。