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0.01 mol/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)晶水生成無水氯化鈷。

(1)寫出浸出過程中主要發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：______________。

(2)若不慎向“浸出液”中加過量NaC1O3時(shí)，可能會(huì)生成的有害氣體是_______(填化學(xué)式)。

(3)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_______，其使用的最佳pH范圍是 ________(選填下列字母）。

A. 2.0～2.5 B. 3.0～3.5 C. 4.0～4.5 D. 5.0～5.5

(4) “操作1”是________。制得的CoCl2· 6H2O需減壓烘干的原因是__________。

(5)為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2· 6H2O的含量，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）

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O Cl2 除去錳離子 B 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解 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】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，浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，加入氯酸鈉將亞鐵離子氧化為Fe3+，然后加入Na2CO3調(diào)節(jié)pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液經(jīng)過萃取后主要含有CoCl2，最終得到CoCl26H2O晶體。

(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)的離子方程式為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O，故答案為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，若不慎向“浸出液”中加過量NaC1O3時(shí)，氯酸鈉會(huì)將本身被還原生成的氯離子氧化，生成氯氣，故答案為：Cl2；

(3)根據(jù)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系圖，溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子，向“濾液”中加入萃取劑可以除去錳離子，在pH為3~4之間時(shí)，錳離子的萃取率較高，結(jié)合陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH表，可知在pH為3~3.5之間，在可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀，故選B，故答案為：除去錳離子；B；

(4) “操作1”是從溶液中獲得溶質(zhì)的過程，因此“操作1”的步驟為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥。根據(jù)題意知，CoCl26H2O常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110～120℃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，故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥；降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；

(5)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，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。