《2025年金版教程高考科学复习创新方案化学创新版》

7. (2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：

已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全$(c ≤ 1.0×10^{-5} mol·L⁻¹)$时的pH：

回答下列问题：
(1) “酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是_________；“滤渣1”中金属元素主要为_________。
(2) “过滤1”后的溶液中加入MnO₂的作用是_________。取少量反应后的溶液，加入化学试剂_________检验_________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO₂。
(3) “氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为3Co²⁺ + MnO₄⁻ + 7H₂O = 3Co(OH)₃↓ + MnO₂↓ + 5H⁺、3Mn²⁺ + 2MnO₄⁻ + 2H₂O = 5MnO₂↓ + 4H⁺。
(4) “除钴液”中主要的盐有_________(写化学式)，残留的Co³⁺浓度为_________mol·L⁻¹。
提示：完成《课时作业》P426
]

答案： 7.答案:
(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb
(2)将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，以便在后续调pH时除去Fe元素　K₃[Fe(CN)₆]溶液　Fe²⁺
(3)3Co²⁺ + MnO₄⁻ + 7H₂O = 3Co(OH)₃↓ + MnO₂↓ + 5H⁺　3Mn²⁺ + 2MnO₄⁻ + 2H₂O = 5MnO₂↓ + 4H⁺
(4)ZnSO₄、K₂SO₄　10⁻¹⁶.⁷
　解析:
(4)最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时得到的Zn²⁺和调pH时引入的Zn²⁺、加入KMnO₄“氧化沉钴”时引入的K⁺，而阴离子是在“酸浸”时引入的SO₄²⁻，因此其中主要的盐有ZnSO₄和K₂SO₄。当溶液pH = 1.1时，c(H⁺) = 10⁻¹.¹mol·L⁻¹，Co³⁺恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co³⁺) = 1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹，则c(OH⁻) = $\frac{K_w}{c(H^+)}$ = 10⁻¹².⁹mol·L⁻¹，则Ksp[Co(OH)₃] = 1.0×10⁻⁵×(10⁻¹².⁹)³ = 10⁻⁴³.⁷。“除钴液”的pH = 5，即c(H⁺) = 10⁻⁵mol·L⁻¹，则c(OH⁻) = $\frac{K_w}{c(H^+)}$ = 10⁻⁹mol·L⁻¹，此时溶液中c(Co²⁺) = $\frac{K_{sp}[Co(OH)_3]}{c^3(OH^-)}$ = $\frac{10^{-43.7}}{(10^{-9})^3}$mol·L⁻¹ = 10⁻¹⁶.⁷mol·L⁻¹。