题目内容
CoCl2?6H2O是一种饲料营养强化剂.一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2?6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式
(2)NaClO3的作用是
(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图.萃取剂的作用是
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(5)为测定粗产品中CoCl2?6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量.通过计算发现粗产品中CoCl2?6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O
Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O
.(2)NaClO3的作用是
将Fe2+氧化成Fe3+
将Fe2+氧化成Fe3+
.(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3
.(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图.萃取剂的作用是
除去溶液中的Mn2+
除去溶液中的Mn2+
;其使用的适宜pH范围是B
B
.A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(5)为测定粗产品中CoCl2?6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量.通过计算发现粗产品中CoCl2?6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是
粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水
粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水
.(答一条即可)分析:(1)根据流程图结合信息浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等进行解答;
(2)NaClO3中氯元素化合价为+6价,为氧化剂,FeCl2中铁元素化合价+2价为还原剂;
(3)根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答;
(4)由表中数据可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀;
(5)根据CoCl2?6H2O的组成分析,可能是含有杂质,也可能是失去部分水.
(2)NaClO3中氯元素化合价为+6价,为氧化剂,FeCl2中铁元素化合价+2价为还原剂;
(3)根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答;
(4)由表中数据可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀;
(5)根据CoCl2?6H2O的组成分析,可能是含有杂质,也可能是失去部分水.
解答:解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]
加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,
故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;
(2)加入NaClO3,会发生FeCl2中铁元素的化合价+2→+3,失去电子,NaClO3中氯元素的化合价由+5→-1价,得到电子,所以NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+;
(3)加Na2CO3调pH至5.2,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑;
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知
调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,
故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;
(5)根据CoCl2?6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2?6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:1、含有杂质,导致氯离子含量大,2、结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,
故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水.
加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,
故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;
(2)加入NaClO3,会发生FeCl2中铁元素的化合价+2→+3,失去电子,NaClO3中氯元素的化合价由+5→-1价,得到电子,所以NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+;
(3)加Na2CO3调pH至5.2,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑;
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知
调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,
故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;
(5)根据CoCl2?6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2?6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:1、含有杂质,导致氯离子含量大,2、结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,
故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水.
点评:本题考查了有关CoCl2?6H2O的工艺流程,理解工艺流程图,掌握实验操作与设计及相关物质的性质是解答的关键,题目难度中等.
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