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浸出液中含有的陽(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如表所示：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
開(kāi)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)晶水生成無(wú)水氯化鈷。

（1）寫(xiě)出浸出過(guò)程Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________。

（2）寫(xiě)出NaClO3發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式：_____________；

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

（4）“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們依次是_________、_________和過(guò)濾。

（5）萃取劑對(duì)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____________；萃取劑使用的最佳pH范圍是_____(填代號(hào))。

A．2.0～2.5 B．3.0～3.5

C．4.0～4.5 D．5.0～5.51

（6）為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的含量，稱(chēng)取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量AgNO3溶液，過(guò)濾、洗滌，將沉淀烘干后稱(chēng)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)

Answer 1

【答案】Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2OClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2OFe(OH)3、Al(OH)3蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶除去“濾液”中的Mn2＋B粗產(chǎn)品中含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水

【解析】

含鈷廢料中加入鹽酸，可得浸出液中含有的陽(yáng)離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等，加入NaClO3，將Fe2+氧化成Fe3+，然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，過(guò)濾后所得濾液主要含有CoCl2，為得到CoCl2·6H2O晶體，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾的操作，以此分析解答。

(1)根據(jù)已知信息，浸出液含有Co2+，而Co2O3中Co化合價(jià)為+3，與亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2O，

因此，本題正確答案是：Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2O；

(2)從表中數(shù)據(jù)看，亞鐵離子沉淀完全時(shí)，Co2+已經(jīng)沉淀完全，無(wú)法得到產(chǎn)品，因此需要將亞鐵離子氧化為鐵離子，NaClO3的作用就是將Fe2+氧化成Fe3+，該反應(yīng)的離子方程式為ClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O，

因此，本題正確答案是：ClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O；

(3)從表中數(shù)據(jù)看加Na2CO3調(diào)pH至5.2所得沉淀為Fe(OH)3、Al(OH)3，

因此，本題正確答案是：Fe(OH)3、Al(OH)3 ；

(4)萃取后的余液主要是CoCl2，欲獲得晶體CoCl2·6H2O，從溶液中制取結(jié)晶水合物的操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾，則操作1為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，

因此，本題正確答案是：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；

(5)Mn2+生成氫氧化物沉淀完全時(shí)Co2+已經(jīng)沉淀完全，需要除去Mn2+，萃取劑的作用是除去溶液中的Mn2+；從圖中看pH為3~3.5時(shí)錳離子萃取率可以達(dá)到80%以上，而Co2+萃取率僅10%左右，故選B。

因此，本題正確答案是：除去“濾液”中的Mn2＋ ；B；

(6)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100％，其原因可能是粗產(chǎn)品中混有Cl-含量比樣品高的可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水等，

因此，本題正確答案是：粗產(chǎn)品中含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水。