Question

15．利用水鈷礦[主要成分為Co₂O₃和Co（OH）₃，還有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂•6H₂O的工藝流程如圖所示：

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溶液的pH見下表：

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

（1）寫出浸出過程中Co₂O₃發(fā)生反應的離子方程式Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O．
（2）NaClO₃的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2所得沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示．萃取劑的作用是除去溶液中的Mn²⁺；其使用的適宜pH范圍是B（填字母）．

A.2.0～2.5　　　　B.3.0～3.5　　　　C.4.0～4.5
（5）為測定粗產(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AgNO₃溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量．通過計算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分數(shù)大于100%，其原因可能是粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去部分結(jié)晶水（任答一條即可）．

Answer 1

分析 含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂，加入NaClO₃氧化亞鐵離子為鐵離子，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、MnCl₂，然后加入萃取劑除去Mn²⁺等，萃取后溶液經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶得到CoCl₂•6H₂O．
（1）Co₂O₃與鹽酸反應生成與CoCl₂與水，Co³⁺將亞硫酸根氧化為硫酸根，自身被還原為Co²⁺；
（2）NaClO₃具有氧化性，能將浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2所得沉淀為氫氧化鐵、氫氧化鋁；
（4）濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除去錳離子，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）粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去部分結(jié)晶水．

解答 解：含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂，加入NaClO₃氧化亞鐵離子為鐵離子，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、MnCl₂，然后加入萃取劑除去Mn²⁺等，萃取后溶液經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶得到CoCl₂•6H₂O．
（1）Co₂O₃與鹽酸反應生成與CoCl₂與水，Co³⁺將亞硫酸根氧化為硫酸根，自身被還原為Co²⁺，反應離子方程式為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（2）NaClO₃具有氧化性，能將浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以便后續(xù)步驟中調(diào)節(jié)溶液pH轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2所得沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：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，
故答案為：除去溶液中的Mn²⁺；B；
（5）粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去部分結(jié)晶水，使沉淀粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分數(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部分結(jié)晶水．

點評 本題屬于化學工藝流程題目，涉及物質(zhì)分離和提純、對操作與藥品的分析評價、元素化合物知識、含量測定誤差分析、信息獲取與遷移運用等，關(guān)鍵是理解工藝流程，題目難度中等．