Question

【題目】用水鈷礦[主要成分為Co2O3，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+、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見下表：

沉淀物	Fe( OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al( OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）①浸出過程中加入Na2SO3的目的是____。

②向浸出液中加入NaClO3的離子反應(yīng)方程式為____。

③為提高浸取率除了適當(dāng)增大NaClO3濃度，升高溫度還可采取措施____（答一條即可）。若不慎向“浸出液”中加入NaClO3過量時(shí)，可能會(huì)生成有毒氣體，寫出生成該有毒氣體的離子方程式____。

（2）①“加Na2CO3調(diào)pH至a”，過濾所得到的沉淀成分為____。

②萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖，萃取劑的作用是____；其使用的適宜pH范圍是____（填編號(hào)）。

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

③“操作1”中包含的基本實(shí)驗(yàn)操作，它們依次是_______、____和過濾、減壓烘干。

（3）為測(cè)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(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】 將鈷元素還原到+2價(jià) ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3 H2O 粉碎礦石（其它合理答案均可） ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O Fe(OH)3. Al(OH)3 除去溶液中的Mn2+ B 蒸發(fā)（濃縮） 冷卻（結(jié)晶） 粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水（其它合理答案均可）

【解析】試題分析：本題以水鈷礦為原料制取CoCl2·6H2O的流程為載體，考查流程的分析，離子方程式的書寫，反應(yīng)條件的選擇，圖像分析，基本實(shí)驗(yàn)操作和誤差分析。

（1）①水鈷礦中加入鹽酸、Na2SO3浸取后浸出液中含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，此過程中發(fā)生的反應(yīng)有：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O、Fe2O3+SO32-+4H+=2Fe2++SO42-+2H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、MnO+2H+=Mn2++H2O，浸出過程中加入Na2SO3的目的是作還原劑，將Co元素還原到+2價(jià)，Fe元素還原為Fe2+。

②向浸出液中加入NaClO3將Fe2+氧化成Fe3+、NaClO3被還原成Cl-，反應(yīng)可寫成ClO3-+Fe2+→Fe3++Cl-，根據(jù)得失電子守恒配平為ClO3-+6Fe2+→6Fe3++Cl-，結(jié)合原子守恒和溶液呈酸性，寫出離子方程式為ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O。

③為提高浸取率除了適當(dāng)增大NaClO3濃度、升高溫度，還可以采取的措施粉碎礦石、攪拌等。若不慎向“浸出液”中加入NaClO3過量，過量的NaClO3與Cl-在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)產(chǎn)生有毒的Cl2，反應(yīng)的離子方程式為ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O。

（2）①加入NaClO3反應(yīng)后溶液中主要陽(yáng)離子為H+、Co2+、Fe3+、Mn2+、Al3+、Na+，根據(jù)各陽(yáng)離子以氫氧化物形成沉淀時(shí)的pH分析，“加Na2CO3調(diào)pH至a”是除去Fe3+、Al3+，所以過濾所得到的沉淀成分為Fe（OH）3、Al（OH）3。

②浸出液中加入Na2CO3調(diào)pH至a除去Fe3+、Al3+，此時(shí)溶液中主要陽(yáng)離子為Co2+、Mn2+、Na+等，則加入萃取劑的作用是除去溶液中的Mn2+，根據(jù)圖示為了除去Mn2+應(yīng)使Mn2+的萃取率盡可能高、Co2+的萃取率盡可能低，則適宜的pH范圍為3.0~3.5，答案選B。

③萃取后的余液中主要含Co2+、Na+、Cl-等，從萃取后的余液中獲得CoCl2·6H2O的“操作1”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、減壓烘干（防止CoCl2·6H2O分解失去結(jié)晶水）。

（3）測(cè)定CoCl2·6H2O含量的原理：加入AgNO3溶液與Cl-反應(yīng)形成AgCl沉淀，通過測(cè)定AgCl的質(zhì)量計(jì)算CoCl2·6H2O的含量。粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：粗產(chǎn)品中含可溶性氯化物（如NaCl等）、CoCl2·6H2O晶體失去了部分結(jié)晶水。