1、
以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料制取氧化钴(Co2O3)的流程如下:
(1)溶解Ⅰ:溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,洗液与滤液合并,其目的是___________。所得滤渣的主要成分是___________ (写化学式)。
(2) 氧化:加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式____________。
(3) 某研究小组为测定黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]的组成,进行了如下实验:
①称取4.850 g样品,加盐酸完全溶解后,配成100.00 mL溶液A;
②量取25.00 mL溶液A,加入足量的KI (反应为2Fe3++2I-=2Fe2++I2),用0.250 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定(反应为I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6),消耗30.00 mL Na2S2O3溶液至终点。
③另取25.00 mL溶液A,加足量BaCl2溶液充分反应后,过滤、洗涤、干燥后,得沉淀1.165 g。通过计算确定黄钠铁矾的化学式(写出计算过程) ____________。
提高钴等元素的利用率 SiO2 6Fe2++6H++ClO3−═6Fe3++Cl−+3H2O NaFe3(SO4)2(OH)6
(1)钴废催化剂加入稀硫酸,发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑,Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,过滤滤渣是不溶的二氧化硅,而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液,向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,继续向滤液中加入碳酸钠,得到碱式碳酸钴[(CoCO3)2•3Co(OH)2],然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[(CoCO3)2•3Co(OH)2],再向所到溶液中加入草酸铵,得到溶解度极小的草酸钴,最后燃烧生成氧化钴;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,根据得失电子守恒分析解答;
(3)测定黄钠铁矾的原理是,加入碘化钾和黄钠铁矾中铁离子反应生成单质碘,碘和硫代硫酸钠反应,通过消耗硫代硫酸钠的量来计算铁的量,加入足量氯化钡和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,通过硫酸钡沉淀来计算硫酸根离子的量,根据质量守恒和电荷守恒计算钠离子和氢氧根离子的量,根据各微量物质的量之比写出黄钠铁矾的化学式。
(1)洗液与滤液合并,提高洗涤和滤液中钴的利用率,钴废催化剂加入稀硫酸,发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑,Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,过滤滤渣是不溶的二氧化硅,
故答案为:提高钴等元素的利用率;SiO2;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,1mol的亚铁离子失去1mol的电子,而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子,根据电子得失守恒,可知离子方程式为:6Fe2++6H++ClO3−═6Fe3++Cl−+3H2O,
答案为:6Fe2++6H++ClO3−═6Fe3++Cl−+3H2O;
(3)有关的反应离子方程式为:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,2Fe3+~I2~2Na2S2O3,n(Fe3+)=2n(I2)=n(Na2S2O3)=0.2500 mol•L-1×30.00 mL×10-3L•mL-1=7.50×10-3 mol;
加足量BaCl2溶液充分反应后,过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g为硫酸钡沉淀,则n(SO42-)==5.00×10-3mol,100 mL溶液中含有n(Fe3+)=7.50×10-3 mol×=0.03 mol,n(SO42-)=5.00×10-3 mol×=0.02 mol,设4.850g样品中钠离子的物质的量为n(Na+),氢氧根离子物质的量为n(OH-),根据质量守恒得:4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n(Na+)×23g/mol+n(OH-)×17g/mol,根据电荷守恒得:0.03mol×3+n(OH-)×1=0.02mol×2+n(OH-)×1,解得:n(Na+)=0.01mol,n(OH-)=0.06 mol,则x:y:m:n=n(Na+):n(Fe3+):n(SO42-):n(OH-)=0.01:0.03:0.02:0.06=1:3:2:6, 化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6,
故答案为:NaFe3(SO4)2(OH)6。
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