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:
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
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式
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.
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.
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.
练习册系列答案
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一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3?CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如图1所示:

(1)过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2

(2)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴.则浸出钴的化学反应方程式为(产物中只有一种酸根)
4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O
4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O
.在实验室模拟工业生产时,也可用盐酸浸出钴,但实际工业生产中不用盐酸,请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因
Co2O3?CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境
Co2O3?CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境

(3)过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3,碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用,请写出该反应的离子方程式
2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2
2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2

(4)碳酸钠溶液在过程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同,请写出在过程Ⅳ中起的作用是
调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3
调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3

(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子,下列各粒子浓度关系正确的是
BCD
BCD
(填序号).
A、c(Na+)=2c(CO32-
B、c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-
C、c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+
D、c(OH-)-c(H+)═c(HCO3-)+2c(H2CO3
(6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液.CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水.如图是粉红色的CoCl2?6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,A物质的化学式是
CoCl2?2H2O
CoCl2?2H2O
(2011?连云港模拟)CoCl2?6H2O是一种饲料营养强化剂.以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2?6H2O的一种新工艺流程如图:


已知:①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2?6H2O熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴.
③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 开始沉淀 2.3 7.5 7.6 3.4 完全沉淀 4.1 9.7 9.2 5.2
请回答下列问题:
(1)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为
减少有毒气体的排放,防止大气污染,防止产品中混有硝酸盐
减少有毒气体的排放,防止大气污染,防止产品中混有硝酸盐

(2)加入过氧化氢反应的离子方程式是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

(3)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是
5.2~7.6
5.2~7.6
,pH调至a后过滤,再用试剂X将滤液的pH调节至2~3,所用的试剂X为
盐酸
盐酸

(4)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是
蒸发浓缩
蒸发浓缩
冷却结晶
冷却结晶
和过滤.
(5)制得的CoCl2?6H2O需减压烘干的原因是
降低烘干温度,防止产品分解
降低烘干温度,防止产品分解

(6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2?6H2O,采用的方法是
将产品溶于乙醚过滤后,再蒸馏
将产品溶于乙醚过滤后,再蒸馏
(2011?宜宾模拟)CoCl2?6H2O是一种饲料营养强化剂.以含钴(Co)废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2?6H2O的一种新工艺,流程如图:

已知:
①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2?6H2o熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴.
③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
开始沉淀 2.3 7.5 7.6 3.4
完全沉淀 4.0 9.7 9.2 5.2
回答下列问题:
(1)在上述工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为
减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐
减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐

(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是
5.2≤a≤7.6
5.2≤a≤7.6

(3)操作I包含3个基本实验操作,它们是
蒸发浓缩、冷却结晶
蒸发浓缩、冷却结晶
和过滤.
(4)制得的CoCl2?6H2O需减压烘干的原因是
降低烘干温度,防止产品分解
降低烘干温度,防止产品分解

(5)为测定产品中CoCl2?6H2O的含量,某同学将一定量的样品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量.通过计算发现产品中CoCl2?6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是
样品中含有氯化钠杂质;烘干时失去了部分结晶水
样品中含有氯化钠杂质;烘干时失去了部分结晶水

(6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2?6H2O,采用的方法是
将产品溶于乙醚,过滤后再蒸馏
将产品溶于乙醚,过滤后再蒸馏

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