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(yáng)離子主要有H+、Co2+、Ca2+、Mg2+、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見(jiàn)下表：

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

③CoCl26H2O熔點(diǎn)86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩(wěn)定無(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鈷。

（1）寫(xiě)出浸出過(guò)程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方式_______________________________。

（2）NaClO3的作用是____________________寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_____________；

若不慎向“浸出液”中加過(guò)量NaClO3時(shí)，可能會(huì)生成有毒氣體是 ___________（填化學(xué)式）。

（3）加Na2CO3調(diào)pH至5.2所得沉淀為________________。

（4）萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如下圖。加萃取劑的目的是_______________；其使用的最佳pH范圍是（填字母代號(hào)）__________。

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

（5）操作I包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)、結(jié)晶和過(guò)濾．制得的CoCl26H2O需減壓烘干的原因是______________________________。

（6）除“鈣”“鎂”是將濾液i中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知某溫度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.50×10-10。當(dāng)加入過(guò)量NaF，所得濾液中c(Mg2+)/c(Ca2+)=_____________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO32－+4H+=2Co2++SO42－+2H2O 將Fe2+氧化成Fe3+ ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O Cl2 Fe(OH)3 Al(OH)3 除去溶液中的Mn2+ B 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解 0.49

【解析】含鈷廢料中加入鹽酸、Na2SO3后的浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,加入NaClO3，可以將Fe2+氧化得到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)濾后所得濾液中加入NaF除去Ca2+、Mg2+，在用萃取劑萃取，得到的溶液中主要含有CoCl2，為得到CoCl26H2O晶體，應(yīng)控制溫度在86℃以下，加熱時(shí)要防止溫度過(guò)高而失去結(jié)晶水，可減壓烘干。

(1)酸性條件下，Co2O3和SO32-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Co2+、SO42-，反應(yīng)離子方程式為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O，故答案為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)酸性條件下，加入NaClO3將Fe2+氧化為Fe3+，便于調(diào)節(jié)pH轉(zhuǎn)化氫氧化鐵沉淀而除去，反應(yīng)的離子方程式為ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O，若不慎向“浸出液”中加過(guò)量NaClO3時(shí)，氯酸鈉能夠氧化氯離子反應(yīng)生成氯氣，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O；Cl2；

(3)“加Na2CO3調(diào)pH至a”，目的是除去鐵離子、鋁離子，將鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過(guò)濾除去，故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)根據(jù)流程圖可知，此時(shí)溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子，由萃取劑對(duì)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+被萃取，并防止Co2+被萃取，故答案為：除去溶液中的Mn2+；B；

(5)操作I包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)、結(jié)晶和過(guò)濾，制得的CoCl26H2O需減壓烘干，目的是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解，故答案為：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；

(6)由溶度積可知，濾液i“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀，根據(jù)溶度積可知c(Mg2+)：c(Ca2+)===0.49，故答案為：0.49。