草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备．一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4•2H2O工艺流程如图1：已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+

Question

草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备．一种利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等]制取CoC₂O₄•2H₂O工艺流程如图1：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是将___还原（填离子符号）．
（2）NaClO₃的作用是将浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，产物中氯元素处于最低化合价．该反应的离子方程式为___．
（3）请用平衡移动原理分析加Na₂CO₃能使浸出液中Fe³⁺、Al³⁺转化成氢氧化物沉淀的原因：___．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2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___．
A．2.0～2.5   B．3.0～3.5   C．4.0～4.5    D．5.0～5.5
（5）“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 (c(Mg2+))/(c(Ca2+))=___．

Answer 1

含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MgCl₂、CaCl₂、MnCl₂，加入NaClO₃，可得到FeCl₃，然后加入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、MgCl₂、CaCl₂、MnCl₂，向溶液中加入NaF溶液，除去钙镁离子，然后过滤得到的滤液中II中加入萃取剂，萃取后溶液加入草酸铵，得到草酸钴，
（1）亚硫酸钠具有还原性，能还原氧化性离子Fe³⁺、Co³⁺，所以浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是将Fe³⁺、Co³⁺还原，故答案为：Fe³⁺、Co³⁺；
（2）NaClO₃具有氧化性，能将浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，自身被还原生成氯离子，同时生成水，离子反应方程式为ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（3）Fe³⁺、Al³⁺水解导致溶液呈酸性，水解方程式为R³⁺+3H₂O⇌R（OH）₃+3H⁺，碳酸根离子和氢离子反应，从而促进水解平衡向右移动，产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，
故答案为：R³⁺+3H₂O⇌R（OH）₃+3H⁺，加入碳酸钠后，H⁺与CO₃^2-反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀；
（4）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn²⁺、Co²⁺金属离子；
由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀，
故答案为：除去溶液中的Mn²⁺；B；
（5）当加入过量NaF后，所得滤液(c(Mg2+))/(c(Ca2+))=((Ksp(MgF2))/(c(F-)2))/((Ksp(CaF2))/(c(F-)2))=(Ksp(MgF2))/(Ksp(CaF2))=(7.35×10-11)/(1.05×10-10)=0.7，故答案为：0.7．