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：

(1)在“浸出”过程中可以提高反应速率的方法有__。(写出两种即可)

(2)在“II-沉铜”过程中加入了FeS固体，得到更难溶的CuS，写出该步反应的离子方程式__。

(3)NaClO₃ 的主要作用是__。

(4)滤渣d 的主要成分是__。

(5)滤液D 中加入浓Na₂CO₃ 后又加入HCl 溶解，其目的是__。

(6)写出CoC₂O₄·2H₂O 在空气中煅烧得到 Co₂O₃ 的化学方程式__。

Answer

升高温度或将矿石粉碎或适当增大硫酸的浓度等（只要两条即可） 将Fe2+氧化为Fe3+ MgF2、CaF2 富集Co2+ 4CoC2O4•2H2O+3O22Co2O3+8CO2↑+8H2O

【解析】

铜钴矿中加入过量稀硫酸和Na2SO3，得到的滤液A含Co2+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+，加入的Na2SO3主要是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+，沉铜后加入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溶液除去钙离子、镁离子，过滤后，向滤液中加入浓Na2CO3溶液转为CoCO3固体，碳酸钴先用盐酸溶解、最后加入草酸铵溶液得到草酸钴，煅烧后制得Co2O3。

（1）“浸泡”过程中可以加快反应速率的方法是升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸浓度等；故答案为：升高温度、将矿石粉碎、适当增大硫酸的浓度等

（2）在“II-沉铜”过程中加入了FeS固体，得到更难溶的CuS，即Cu2+与FeS反应生成CuS和Fe2+，故该步反应的离子方程式为：，故答案为：

（3）由于铜钴矿中+3价的Fe3+被Na2SO3还原成了Fe2+，而加入NaClO3溶液后，再加入碳酸钠溶液调节pH得到了+3价的Na2Fe6(SO4)4(OH)12，故可推知加入NaClO3溶液能发生反应ClO3-+6Fe2++6H+═Cl-+6Fe3++3H2O，故主要目的是将Fe2+氧化为Fe3+；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；

(4)由上述分析可知，滤液C中含有大量Ca2+、Mg2+，加入NaF后将转化成MgF2、CaF2，滤渣d 的主要成分是MgF2、CaF2，故答案为：MgF2、CaF2；

(5)滤液D中加入浓Na2CO3，将滤液中的Co2+转化为CoCO3沉淀后又加入HCl溶解生成Co2+再与草酸铵反应液，其目的是提高Co2+的浓度和纯度，故答案为：富集Co2+；

(6)由钴的化合价分析可知，CoC2O4·2H2O在空气中煅烧得到Co2O3的反应是一个氧化还原反应，故其化学方程式为4CoC2O4•2H2O+3O22Co2O3+8CO2↑+8H2O，故答案为：4CoC2O4•2H2O+3O22Co2O3+8CO2↑+8H2O。