【題目】CoCl2·6H2O是一種飼料營養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3MnO)制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下:

已知:①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+Fe2+、Mn2+、Al3+等;

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表:(金屬離子濃度為:001mol/L)

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

開始沉淀

2.7

7.6

7.6

4.0

7.7

完全沉淀

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃,加熱至110~120℃時(shí),失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷。

1)寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______________

2)寫出NaClO3發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式______________;若不慎向浸出液中加過量NaClO3時(shí),可能會(huì)生成有毒氣體,寫出生成該有毒氣體的離子方程式_____________。

3Na2CO3調(diào)pHa”,過濾所得到的兩種沉淀的化學(xué)式為___________

4)制得的CoCl2·6H2O在烘干時(shí)需減壓烘干的原因是__________________。

5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖。向濾液中加入萃取劑的目的是_________;其使用的最佳pH范圍是________________。

A2.0~2.5 B3.0~3.5 C4.0~4.5 D5.0~5.5

6)為測定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量,稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,其原因可能是________________。(答一條即可)

【答案】Co2O3+SO32+4H+=2Co2++SO42+2H2O ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O Fe(OH)3 Al(OH)3 降低烘干溫度,防止產(chǎn)品分解 除去溶液中的Mn2+ B 粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水

【解析】

1)向水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3MnO],加入鹽酸和亞硫酸鈉,浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亞硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生氧化還原,根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒,反應(yīng)的離子方程式為:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;

2NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,其反應(yīng)的離子方程式為:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;在酸性條件下,NaClO3與氯離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣,其反應(yīng)的離子方程式為:ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O;

3NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3調(diào)pHa,鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳,水解的離子方程式為:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2;鐵離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳,水解的離子方程式為:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2,所以沉淀成分為:Fe(OH)3Al(OH)3;

4)根據(jù)題意知,CoCl26H2O常溫下穩(wěn)定無毒,加熱至110120℃時(shí),失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷,為防止其分解,制得的CoCl26H2O需減壓烘干;

5)根據(jù)流程圖可知,此時(shí)溶液中存在Mn2+Co2+金屬離子;由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知,調(diào)節(jié)溶液PH3.03.5之間,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀;

6)根據(jù)CoCl26H2O的組成分析,造成產(chǎn)品中CoCl26H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是:含有雜質(zhì),導(dǎo)致氯離子含量大或結(jié)晶水化物失去部分水,導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。

【點(diǎn)晴】

理解工藝流程圖、明確實(shí)驗(yàn)操作與設(shè)計(jì)及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵,含鈷廢料中加入鹽酸,加入鹽酸和亞硫酸鈉,可得CoCl2、AlCl3、FeCl2,加入NaClO3,可得到FeCl3,然后加入Na2CO3調(diào)pH5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過濾后所得濾液主要含有CoCl2,為得到CoCl26H2O晶體,應(yīng)控制溫度在86℃以下,加熱時(shí)要防止溫度過高而失去結(jié)晶水,可減壓烘干;據(jù)此即可答題。

練習(xí)冊系列答案
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C.a點(diǎn)向溶液中加入少量AgNO3,溶解度可變?yōu)?/span>c點(diǎn)

D.該溫度下,Ag2CrO4溶度積的數(shù)量級(jí)為10-12

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A. 同濃度的稀酸中:c(A)>c(B)>c(D)

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C. pH=7時(shí),三種溶液中:c(A)>c(B)>c(D)

D. 當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時(shí),將三種溶液混合后:c(HA)c(HB) c(HD)═c(OH)2c(H)

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