Question

利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如图所示。

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Co^2+	Al^3+	Mn^2+
沉淀完全的pH	2.8	8.3	9.2	5.2	9.8

（1）浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是___。

（2）写出加入NaClO₃后发生反应的离子方程式__，检验离子是否反应完全的试剂是__（写试剂名称）。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___，使用萃取剂适宜的pH是___(填序号)。

A.接近2.0     B.接近3.0     C.接近5.0

（4）除“钙、镁”是将溶液中Ca²⁺与Mg²⁺转化为MgF₂、CaF₂沉淀。已知K_sp(MgF₂)=7.35×10^-11、K_sp(CaF₂)=1.05×10^-10。当加入过量NaF后，所得滤液中=__。

（5）工业上用氨水吸收废气中的SO₂。已知NH₃·H₂O的电离常数K_b=1.8×10^-5，H₂SO₃的电离常数K_a1=1.2×10^-2，K_a2=1.3×10^-8。在通入废气的过程中：当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为__，当恰好形成酸式盐时，加入少量NaOH溶液，反应的离子方程式为__。

Answer

将Co3+、Fe3+还原 ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 铁氰化钾溶液 除去Mn2+ B 0.7 c(NH)>c(SO)>c(OH-)>c(HSO)>c(H+) HSO+OH-=SO+H2O

【解析】

由题给流程图可知，含钴废料中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息①中浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，则进入的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+；工艺流程最终得到草酸钴，加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取除去，萃取后的余液中主要含有CoCl2，加入草酸铵溶液得到草酸钴。

(1)由分析可知，浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+，故答案为：将Co3+、Fe3+还原；

(2)加入NaClO3的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O，若Fe2+被完全氧化，向反应后的溶液中加入铁氰化钾溶液，不会生成蓝色沉淀，故答案为：ClO+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；铁氰化钾溶液；

(3)滤液中加入萃取剂的作用是除去锰离子；pH=2与pH=3时Co2+的萃取率变化不大，但pH=3时Mn的萃取率增大很多，而pH=5时，Co2+的萃取率比较大，损失严重，故pH=3时最佳，故答案为：除去Mn2+；B；

(4)已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液中===0.7，故答案为：0.7；

(5)由NH3∙H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5mol/L，H2SO3的电离平衡常数K2=1.3×10-8mol∙L-1可知，SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度，则亚硫酸铵溶液呈碱性，溶液中氢氧根离子源于水的电离、SO32-的水解，溶液中c（OH-）>c（HSO3-），故溶液中离子浓度大小为：c（NH4+）>c（SO32-）>c（OH-）>c（HSO3-）>c（H+）；由电离平衡常数可知，NH4++OH-⇌NH3∙H2O的平衡常数小于HSO3-+OH-⇌SO32-+H2O平衡常数，则亚硫酸氢铵溶液加入少量NaOH溶液，氢氧化钠溶液先与HSO3-反应，反应的离子方程式为HSO3-+OH-=SO32-+H2O，故答案为：c（NH4+）>c（SO32-）>c（OH-）>c（HSO3-）>c（H+）；HSO3-+OH-=SO32-+H2O。