Question

【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(diǎn)為86℃，加熱至110~120℃時，失去結(jié)晶生成無水氯化鈷。

請回答：

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

(2)向浸出液中加入 NaClO3發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式___________。

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

(4)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(xiàng)序號字母)

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

(5)制得的CoCl2·6H2O在烘干時需減壓烘干的原因是___________。

(6)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(diǎn)，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】Co2O3 + SO32- +4H+ = 2Co2+ + SO42- +2H2O 6H+ + 6Fe2+ + ClO3- = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O Fe(OH)3, Al(OH)3 B 降低烘干溫度，防CoCl2·6H2O 高溫下失去結(jié)晶水 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)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，為得到CoCl26H2O晶體，應(yīng)控制溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結(jié)晶水，可減壓烘干，
（1）根據(jù)流程圖結(jié)合信息浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等進(jìn)行解答；
（2）NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+；

（3）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(jìn)行解答；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co（OH）2沉淀；
（5）溫度高時CoCl26H2O分解；
（6）根據(jù)CoCl2·6H2O與AgNO3反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算CoCl2·6H2O的純度，pH太小K2CrO4氧化Cl-(或轉(zhuǎn)化為Cr2O72-)， pH太大生成AgOH沉淀。

（1）水鈷礦主要成分為Co2O3、Co（OH）3，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；

（2）NaClO3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；

（3）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；

（4）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3.0～3.5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；
（5）根據(jù)題意知，CoCl26H2O常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110～120℃時，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需降低烘干溫度；

（6）CoCl2·6H2O～2AgNO3

238g 2mol

xg 0.2mol/L×0.01L

X=0.238g

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。