Question

【題目】CoCl2·6H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑。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浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②酸性條件下，ClO3－不會氧化Co2+，ClO3－轉(zhuǎn)化為Cl－；

③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：(金屬離子濃度為：0.01mol/L)

④CoCl2·6H2O熔點為86℃，加熱至110~120℃時，失去結(jié)晶生成無水氯化鈷。

請回答：

（1）“加Na2CO3調(diào)pH至5.2”，過濾所得到的沉淀Ⅹ成分為___________。

（2）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示，萃取劑使用的適宜pH范圍是___________。(填選項序號字母)

A 1.0~2.0 B 2.5~3.5 C 4.0~5.0

（3）為測定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量，稱取2g的粗產(chǎn)品溶于水，配成100mL溶液，取出20mL置于錐形瓶，加入K2CrO4做指示劑( Ag2CrO4為磚紅色沉淀)，用0.2mol/L的AgNO3溶液滴定至終點，重復(fù)2-3次，平均消耗AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00mL。該粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。用K2CrO4做指示劑時，需要控制溶液pH值為6.5~10.5，試分析原因______________________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3, Al(OH)3 B 59.5% pH太小K2CrO4氧化Cl-(或轉(zhuǎn)化為Cr2O72-)； pH太大生成Ag(OH)沉淀 (或Ag2O沉淀)

【解析】

含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，向溶液中加入NaF溶液，除去鈣鎂離子，然后過濾得到的濾液中II中加入萃取劑，得到氯化鈷。

(1)根據(jù)鋁離子、鐵離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成沉淀和二氧化碳進行解答；

(2)濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除去錳離子；根據(jù)圖示選擇合適的pH范圍；

(3)根據(jù)CoCl2·6H2O和AgNO3的物質(zhì)的量關(guān)系，根據(jù)用去硝酸銀的物質(zhì)的量計算出CoCl2·6H2O的質(zhì)量，再用純物質(zhì)的質(zhì)量除以樣品的質(zhì)量得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，鋁離子與碳酸根離子發(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X的成分為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(2)根據(jù)流程圖可知，此時溶液中存在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pH在2.5～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀，故選B；

(3) 設(shè)純CoCl2·6H2O的質(zhì)量為x，1mol氯離子消耗1mol銀離子，故1molCoCl2·6H2O消耗2AgNO3，根據(jù)CoCl2·6H2O和硝酸銀的物質(zhì)的量關(guān)系，

，解得：x=0.238g，原來溶液100ml，計算得到氯化鈷的質(zhì)量為20ml的液體，故要把20ml的溶液換算成100ml溶液，CoCl2·6H2O的純度為59.5% ，pH太小K2CrO4氧化Cl-(或轉(zhuǎn)化為Cr2O72-)， pH太大生成AgOH沉淀，所以需要控制溶液pH值為6.5～10.5。