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  • 1. (2022高三上·南京月考) 钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以钴矿[主要成分是CoO、Co2O3、Co(OH)3 , 还含SiO2及少量Al2O3、Fe2O3、CuO及MnO2等]为原料可制取钴的氧化物。

    1. (1) 一种钴氧化物晶胞如图1所示,该氧化物中钴离子价电子排布式为

    2. (2) 利用钴矿制取钴的氧化物的主要步骤如下:

      ①浸取:用盐酸和Na2SO3溶液浸取钴矿,浸取液中含有Al3+、Fe2+、Co2+、Cu2+、Mn2+、Cl-等离子。写出Co2O3发生反应的离子方程式:

      ②除杂:向浸取液中先加入足量NaClO3氧化Fe2+ , 再加入NaOH调节pH除去Al3+、Fe3+、Cu2+。有关沉淀数据如下表(“完全沉淀”时金属离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1):

      沉淀

      Al(OH)3

      Fe(OH)3

      Co(OH)2

      Cu(OH)2

      Mn(OH)2

      恰好完全沉淀时的pH

      5.2

      2.8

      9.4

      6.7

      10.1

      若浸取液中c(Co2+)=0.1 mol·L-1 , 则须调节溶液pH的范围是(加入NaClO3和NaOH时,溶液的体积变化忽略)。

      ③萃取、反萃取:向除杂后的溶液中,加入某有机酸萃取剂(HA)2 , 发生反应:Co2++n(HA)2⇌CoA2·(n-1)(HA)2+2H+。实验测得:当溶液pH处于4.5~6.5范围内,Co2+萃取率随溶液pH的增大而增大(如图2所示),其原因是。向萃取所得有机相中加入H2SO4 , 反萃取得到水相。

      ④沉钴、热分解:向反萃取后得到的水相中加入(NH4)2C2O4溶液,过滤、洗涤、干燥,得到CoC2O4·2H2O晶体。称取14.64 g该晶体,在空气中加热一段时间后,得到CoO和Co3O4的混合物。称量该混合物,质量为6.32 g,通过计算确定该混合物中CoO和Co3O4的质量之比(写出计算过程)。

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