题目内容

4．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：（金属离子浓度为：0.01mol/L）
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Co（OH）2Al（OH）3Mn（OH）2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴．
（1）盐酸浸取水钴矿时为提高浸出率可采取的有效措施有研磨、搅拌、升温、适当增加酸的浓度、增加浸出时间（答一条即可），写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体，写出该反应的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O．
（2）“加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3．
（3）“操作1”中包含3个基本实验操作，依次是蒸发（浓缩）、冷却（结晶）和过滤．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图．其使用的最佳pH范围是B．

A．1.0～2.0        B．3.0～3.5
C．4.0～4.5        D．5.0～5.5
（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．（答一条即可）

分析 含钴废料中加入盐酸，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入过氧化氢，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2，为得到CoCl2•6H2O晶体，应空气温度在86℃以下，加热时要防止温度过高而失去结晶水，可减压烘干，
（1）根据影响速率的因素分析；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；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气；
（2）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；
（3）根据从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，从而确定操作步骤；
（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）为提高浸取率可采取的措施有粉碎矿石、适当升高温度、搅拌；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，反应的离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气，其反应的离子方程式为：ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O，
故答案为：研磨、搅拌、升温、适当增加酸的浓度、增加浸出时间；Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；
（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至a，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↑，所以沉淀成分为：Fe（OH）3、Al（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；
（3）利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（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：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：含有杂质，导致氯离子含量大或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 本题通过制取CoCl2•6H2O的工艺流程，考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，理解工艺流程图、明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

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环己酮155.6（95）*0.9478微溶于水，能溶于醚
水100.00.9982
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