Question

【題目】CoCl2·6H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分陽(yáng)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：0.01mol/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

③CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶生成無(wú)水氯化鈷。

(1)寫出浸出過(guò)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(guò)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_________________________________________________。

(3)“加Na2CO3調(diào)pH至5.2”，過(guò)濾所得到的沉淀成分為____________、_______________________

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

(5)為測(cè)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HNO3酸化的AgNO3溶液，過(guò)濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。通過(guò)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)

(6)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖。萃取劑的作用是___________________；其使用的適宜pH范圍是__________。

A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5

Answer 1

【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(或者失水) 粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水 除去溶液中的Mn2+ B

【解析】

（1）根據(jù)流程圖結(jié)合信息浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等進(jìn)行解答；
（2）NaClO3中氯元素化合價(jià)為+6價(jià)，為氧化劑，FeCl2中鐵元素化合價(jià)+2價(jià)為還原劑；ClO3-和Cl-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2；
（3）根據(jù)加Na2CO3調(diào)pH至5.2，5.2小于7.6，即此時(shí)溶液pH小于Co2+開始沉淀的pH解答；
（4）減壓烘干目的是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；
（5）根據(jù)CoCl2·6H2O的組成分析，可能是含有雜質(zhì)，也可能是失去部分水；

（6）萃取劑的作用是除去溶液中的Mn2+，通過(guò)萃取率與pH的關(guān)系可以看出，pH達(dá)到3.0~3.5 是適宜pH范圍。

（1）向水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有的陽(yáng)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)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒，反應(yīng)為：Co2O3+SO32－+4H+＝2Co2++SO42－+2H2O，
故答案為：Co2O3+SO32－+4H+＝2Co2++SO42－+2H2O；
（2）加入NaClO3，會(huì)發(fā)生FeCl2中鐵元素的化合價(jià)+2→+3，失去電子，NaClO3中氯元素的化合價(jià)由+5→-1價(jià)，得到電子，所以NaClO3發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式為ClO3-+ 6Fe2++ 6H+＝Cl-+ 6Fe3++ 3H2O，若NaClO3過(guò)量，ClO3-和Cl-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成有Cl2，離子方程式為：ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O，
故答案為：ClO3-+ 6Fe2++ 6H+＝Cl-+ 6Fe3++ 3H2O；ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O；
（3）加Na2CO3調(diào)pH至5.2，5.2小于7.6，即此時(shí)溶液pH小于Co2+開始沉淀的pH，因此可以防止Co2+被沉淀，此時(shí)只有Fe3+和Al3+沉淀下來(lái)，故過(guò)濾所得到的沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3。

故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；
（4）根據(jù)信息，減壓烘干目的是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解，

故答案為：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解(或者失水)；
（5）根據(jù)CoCl2·6H2O的組成分析，加入足量AgNO3溶液得到的是AgCl沉淀，而粗產(chǎn)品可能含有可溶性氯化物，使Cl-含量變大，或晶體本身失去了部分結(jié)晶水，都會(huì)造成質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，

故答案為：粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水；

（6）濾液中含有Co2+、Mn2+，通過(guò)萃取率與pH的關(guān)系可以看出，當(dāng)pH達(dá)到3~4時(shí)，Mn2+萃取基本完成，而Co2+幾乎沒(méi)有變化，因此，向“濾液”中加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+；其使用的最佳pH范圍是：3.0~3.5，故本題正確答案為B。

故答案為：除去溶液中的Mn2+；B。